Oruga que ataca la soja y el algodón alberga hongos capaces de degradar el poliestireno expandido

Un estudio de la Universidad Federal de São Carlos muestra que Helicoverpa armigera tiene potencial para actuar como reservorio de microorganismos capaces de degradar el poliestireno

Por Frances Jones  |  Agência FAPESP – Una oruga de polilla considerada por el sector agropecuario como una de las plagas más agresivas para los cultivos de soja, algodón y maíz podría albergar en su intestino hongos y bacterias capaces de degradar el poliestireno expandido (EPS), más conocido como espuma de poliestireno. Un artículo publicado en la revista BMC Microbiology por investigadores de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) y de la Universidad Estatal Paulista (Unesp), en Brasil, presenta los resultados de un estudio que investigó la microbiota intestinal de Helicoverpa armigera y su papel en la degradación de este tipo de plástico derivado del petróleo.

Dado que ya existe una amplia investigación sobre las bacterias presentes en el intestino de los insectos, el estudio liderado por el Laboratorio de Biología Molecular de la UFSCar se centró en la diversidad de los hongos dentro del contexto específico de la biodegradación del poliestireno. Este laboratorio ya era conocido por desarrollar una variedad transgénica de caña de azúcar resistente al escarabajo Sphenophorus levis y por descubrir una proteína de la caña cuya versión recombinante es capaz de proteger el esmalte dental. Ahora, los investigadores lograron aislar e identificar cuatro hongos presentes en el intestino de las larvas del lepidóptero Helicoverpa armigera y demostraron, mediante microscopía electrónica de barrido, el potencial de cada uno de ellos para degradar este polímero.

“Los estudios publicados por nuestro grupo son probablemente los primeros realizados en Brasil sobre hongos de la microbiota intestinal de insectos involucrados en la degradación del poliestireno”, afirma el biólogo Flavio Henrique Silva, profesor del Departamento de Genética y Evolución de la UFSCar, autor de correspondencia del artículo y director del trabajo de iniciación científica de Gabrieli Seiscentos Cardenas, apoyado por la FAPESP, que dio origen a la publicación sobre Helicoverpa. La investigación se llevó a cabo en el marco del proyecto de Ayuda Regular a la Investigación “Sphenophorus levis y Helicoverpa armigera como fuentes de microorganismos degradadores de poliestireno”.

Para realizar los experimentos, los insectos fueron divididos en tres grupos que recibieron dietas diferentes. Uno de ellos fue alimentado exclusivamente con bloques de poliestireno expandido (EPS, por sus siglas en inglés de Expanded Polystyrene). Un segundo grupo recibió una dieta mixta con hasta un 50 % de EPS, mientras que un tercero fue alimentado con una dieta convencional. El análisis de la microbiota mediante metabarcoding reveló que la dieta desempeña un papel determinante en la composición fúngica de las orugas. Aunque la levadura del género Diutina estuvo presente en todos los grupos, su abundancia disminuyó significativamente en aquellos alimentados con poliestireno. Este cambio favoreció una mayor diversificación de la comunidad microbiana, con la aparición de géneros como Aspergillus, Talaromyces, Metarhizium y Trematosphaeria, lo que sugiere una adaptación de la microbiota al consumo del polímero.

Posteriormente, los investigadores aislaron cuatro hongos de la microbiota intestinal de las larvas: Aspergillus sp., Talaromyces sp. y dos especies de Penicillium. A continuación, colocaron las esporas de estos hongos sobre una película ultrafina de poliestireno durante 60 días. El análisis mediante microscopía electrónica de barrido reveló que los hongos crecieron, interactuaron con el material y modificaron la superficie del polímero. “Si el hongo fue capaz de crecer sobre esta película, significa que la utilizó como fuente de carbono, es decir, como alimento. Dos de ellos son más eficientes, mientras que los otros dos producen modificaciones más sutiles en las películas”, explica Silva.

Otro artículo del mismo grupo, publicado en marzo en la revista Frontiers in Microbiology, describe estudios sobre la microbiota de la larva del escarabajo Sphenophorus levis, conocido como el picudo de la caña de azúcar, una plaga que afecta los monocultivos de caña. En ese trabajo, los investigadores demostraron la capacidad de la bacteria Paenibacillus lautus para modificar el poliestireno y reducir su masa molar. La investigación forma parte del doctorado del ingeniero en bioprocesos y biotecnología Eduardo Pereira de Souza, quien también cuenta con el apoyo de la FAPESP, y es coautor del artículo sobre Helicoverpa.

Actualmente, los investigadores analizan las heces de los insectos para determinar si estos simplemente transforman el polímero en micro- o nanoplásticos, o si la digestión es completa y conduce a la ruptura de los anillos de carbono que conforman la estructura del material.

El “tenebrio de Troya”

Otro insecto estudiado por el grupo del Laboratorio de Biología Molecular de la UFSCar es el escarabajo Zophobas morio, cuya larva, conocida por su gran voracidad, recibe popularmente el nombre de “tenebrio gigante”. “Tiene una característica interesante: es mucho más resistente que la larva de Sphenophorus levis, la plaga de la caña de azúcar, que muere con facilidad en el laboratorio”, explica Silva. “Z. morio puede pasar semanas alimentándose únicamente de poliestireno expandido u otros polímeros.”

El investigador señala que aún queda un amplio trabajo por delante para identificar los microorganismos, así como los genes y proteínas involucrados en el proceso de degradación del polímero. “Necesitamos determinar qué microorganismos son los más eficientes y si cooperan entre sí. En el trabajo sobre Paenibacillus secuenciamos el genoma de la bacteria e identificamos genes que codifican proteínas ya conocidas por participar en la degradación de plásticos. Al comprender mejor este mecanismo, esperamos también obtener enzimas más eficientes”, afirma Silva.

La idea de los investigadores es desarrollar una colección de bacterias y hongos altamente eficaces para degradar el poliestireno y utilizarlos para colonizar el intestino de un insecto como el tenebrio gigante. “Así tendríamos una larva poderosa y muy eficiente para la degradación, una especie de caballo de Troya.”

Recientemente, el trabajo de otra estudiante de iniciación científica dirigida por Silva, Leticia Garcia Beghini, apoyado por la FAPESP, y centrado en las larvas de Zophobas morio y la degradación del poliestireno, recibió el SBBq Award durante la 55.ª Reunión de la Sociedad Brasileña de Bioquímica y Biología Molecular.

Silva explica que, si bien existen numerosos estudios sobre la degradación de plásticos por microorganismos presentes en el suelo, todavía son escasas las investigaciones sobre los microorganismos intestinales de los insectos, especialmente aquellas enfocadas en el poliestireno expandido. “El poliestireno expandido siempre ha sido menos estudiado. Desde el punto de vista logístico, su reciclaje representa un desafío, ya que un bloque de este material contiene apenas un 2 % de plástico y el resto es aire.” El profesor también considera que los hongos pueden desempeñar un papel importante en este proceso. “Son excelentes productores y secretores de enzimas, muchas de ellas capaces de degradar la celulosa y otros polímeros complejos.”

El artículo Helicoverpa armigera (Lepidoptera, Noctuidae) as a reservoir of potential polystyrene-degrading fungi puede consultarse en https://link.springer.com/article/10.1186/s12866-026-05021-8.