Summary and implications for research questions

Aunque el maíz Bt está diseñado para controlar a determinadas plagas de insectos de una forma selectiva, existen otros artrópodos asociados temporal y/o espacialmente al agroecosistema del maíz hacia los que no va dirigido el control con la toxina, pero que pueden estar expuestos a ella, conocidos como artrópodos no-diana. Conceptualmente, a la hora de evaluar los riegos potenciales del maíz Bt hay que considerar aquellas variables que intervienen [Riesgo = f (daño x exposición)] (Devos et al., 2015; EFSA, 2010a). Por un lado hay que identificar si la toxina es capaz de producir daño o un efecto indeseado al artrópodo no-diana mediante una serie de parámetros que permiten medir la respuesta del artrópodo ante la exposición a la planta GM y/o sus productos, y por otro hay que estimar en qué medida está expuesto a la toxina en condiciones de campo.

Los efectos de la toxina sobre los artrópodos no-diana pueden ser de dos tipos:

a) Efectos directos, producidos por la ingestión de la toxina por diferentes vías según la función ecológica que tenga en el agroecosistema (Tabla 1.5). Así, los herbívoros podrían ingerir la toxina al alimentarse directamente de diferentes partes de la planta (Obrist et al., 2006); los enemigos naturales (depredadores y parasitoides) podrían estar expuestos a través de la cadena trófica al depredar presas o parasitar huéspedes que se hayan alimentado de plantas Bt (García et al., 2010); los polinizadores a través de aquellas variedades de maíz transgénico que exprese la toxina en el polen, como por ejemplo las variedades del evento MON810 (Nguyen y Jehle, 2007); y los descomponedores, por la incorporación de la toxina al suelo por diferentes vías (Saxena y Stotzky, 2001a).

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b) Efectos indirectos producidos por una disminución de la cantidad o calidad de las presas ingeridas o a causa de cambios físicos o químicos en las propiedades de la planta debidos la modificación genética realizada (Schnell et al., 2015; Dutton et al., 2003).

Tabla 1.5. Principales grupos funcionales de artrópodos no-diana presentes en el agroecosistema del maíz y ejemplos de grupos taxonómicos que podrían verse expuestos a la toxina expresada por el maíz Bt. Modificado de EFSA (2010a).

Ejemplo de grupo taxonómico (Orden: familia)

Chupadores del floema Pulgones (Hemiptera: Aphididae) T rips (T hysanoptera: T hripidae) Ácaros (Acarina)

Cicadélidos (Hemiptera: Cicadellidae) Delfácidos (Hemiptera: Delphacidae) Coleópteros (Coleoptera: Chrysomelidae)

Larvas de lepidópteros (Lepidoptera) y dípteros (Diptera) Ortópteros (Orthoptera)

Coleópteros (Coleoptera: Coccinellidae, Carabidae, Staphilinidae, etc.) Heterópteros (Heteroptera: Nabidae, Anthocoridae, etc.)

Depredadores Sírfidos (Diptera: Syrphidae)

Neurópteros (Neuroptera: Chrysopidae, etc.), T rips (T hysanoptera: Aeolothripidae, etc.) Arañas (Araneae)

Opiliones (Opiliones) Ácaros (Acarina: Phytoseiidae)

Parasitoides Himenópteros (Hymenoptera: Ichneumonidae, Braconidae, Aphelinidae, etc.) Abejas (Hymenoptera: Apidae)

Sírfidos (Diptera: Syrphidae)

Coleópteros (Coleoptera: Melyridae, Curculionidae, Scarabaeidae, etc.) Larvas de dípteros (Diptera: Phoridae, Sciaridae, etc.)

Colémbolos (Collembola) Ácaros (Acarina) Isópodos (Isopoda) Enemigos naturales Polinizadores Descomponedores Grupo funcional Chupadores del contenido celular Chupadores del floema y del contenido celular Masticadores

Herbívoros

(clasificados según su forma de alimentación)

Desde la aprobación de la primera variedad que expresaba la toxina Cry1Ab se han llevado a cabo numerosos estudios para determinar los posibles efectos del maíz Bt sobre distintos artrópodos no-diana. Pocos años después de esta aprobación, se publicaron varios artículos que pusieron en duda la inocuidad de este cultivo, causando

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cierta alarma social. En ellos se detectaron efectos negativos de la toxina Cry1Ab sobre alguna especie de artrópodo no-diana, siendo el publicado por Losey et al. (1999) el que tuvo más impacto social. Estos autores observaron una reducción del peso y un aumento de mortalidad en las larvas de la mariposa monarca (Danaus plexippus L.) alimentadas con su planta nutricia, Asclepias curassavica L., contaminadas con polen de maíz Bt11. En otros estudios sobre el efecto de la toxina Cry1Ab en Chrysoperla carnea (Stephens), se observó un aumento de la mortalidad y un retraso en el desarrollo al ser alimentada con toxina purificada o presas que habían sido alimentadas con ella (Hilbeck et al., 1998a, 1998b). A estos hallazgos de efectos nocivos del maíz Bt para alguna especie de artrópodos no-diana se unió el hecho de que se demostrara la existencia del paso de la toxina al suelo a través de los exudados de las raíces (Saxena et al., 1999), y la persistencia de la toxina de manera prolongada en el suelo manteniendo su actividad insecticida (Tapp y Stotzky, 1998). Estos descubrimientos impulsaron la necesidad de realizar nuevos estudios para determinar si otros organismos no-diana se veían afectados, así como para corroborar o rebatir los estudios anteriores (Lawo y Romeis, 2008; Li et al. 2008; Hellmich et al, 2001; Zangerl et al, 2001).

Para analizar los posibles efectos ambientales de los cultivos Bt sobre los artrópodos no- diana son necesarios llevar a cabo tanto estudios de campo como de laboratorio. Con los ensayos de laboratorio se pueden obtener resultados más robustos al disminuir la incertidumbre, ya que se controlan la mayoría de los factores, aunque la interpretación de estos resultados desde un punto de vista ecológico podrían ser poco realista. Con los experimentos realizados en campo se consigue evaluar el posible impacto de una planta GM en condiciones naturales, teniendo en cuenta la complejidad de las redes tróficas y la influencia de los factores agronómicos y ambientales (EFSA, 2010a; Duan et al., 2010). Además, en el caso del cultivo continuado en una misma área, los estudios de campo a largo plazo permitirían detectar efectos adversos del cultivo Bt diferidos o acumulados. Se han propuestos dos estrategias diferentes a la hora de abordar estos estudios. Por un lado, algunos autores defienden que debe aplicarse un enfoque secuencial desde el laboratorio hasta el campo, que se describe a continuación de forma simplificada (Romeis et al., 2008). En un primer paso, y tras elegir las especies objetivo, se propone realizar un experimento de laboratorio conocido como "el peor escenario posible", que consiste en exponer al insecto de manera continua a la toxina en una concentración mucho más elevada a la esperada en condiciones de campo. En el caso de que se observen efectos negativos en el experimento, se debería llevar a cabo un segundo en condiciones de semicampo. En el supuesto que la toxina tuviera un efecto negativo sobre el artrópodo,

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se llegaría a un tercer y último nivel, ya en condiciones de campo. Por otro lado, se puede aplicar también un enfoque que comenzaría en el campo, con lo que se podrían determinar los artrópodos más abundantes y relevantes para el estudio del impacto del cultivo Bt, así como su posible exposición a la toxina en condiciones naturales. Algunos autores consideran que la estrategia desde el laboratorio al campo es incompleta y restrictiva, existiendo un debate sobre su aplicación estricta, sobre las evidencias que son necesarias recabar en los estudios de laboratorio para justificar la realización de ensayos de campo, así como el tipo de especies que deben ser seleccionadas para realizar la evaluación de riesgo (Lang y Otto, 2010; Andow et al., 2006; Andow y Hilbeck, 2004). Sin embargo, no es posible llevar dicha evaluación con todas las especies presentes en un agroecosistema, por lo que se ha propuesto la utilización de determinadas especies indicadoras, que actuarían como representantes de una comunidad de artrópodos determinada (García et al., 2010; García-Alonso et al., 2006). En general, la selección de especies representativas se basa en diversos criterios como su función ecológica, distribución geográfica, exposición a la toxina, facilidad para su identificación taxonómica, manejo en el laboratorio o importancia económica (Romeis et al., 2008; Todd et al., 2008; Dutton et al., 2003). Algunos ejemplos de especies que han sido seleccionadas como representativas de determinados grupos funcionales son: Folsomia candida (Willem) (Collembola: Isotomidae) para descomponedores (Clark y Coats, 2006); Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae), para polinizadores o Atheta coriaria Kraatz (Staphylinidae: Aleocharinae), para depredadores epigeos (García et al., 2010). También familias enteras pueden ser útiles por su amplia representación o incluso especies plaga no-diana debido a la posible exposición a la proteína insecticida y amplia distribución (Albajes et al., 2013; Romeis et al., 2008).

Se han realizado numerosos estudios de laboratorio y campo con artrópodos de distintos grupos funcionales presentes en el cultivo del maíz, para probar la toxicidad de la proteína Cry1Ab, así como el nivel de exposición a la que pueden estar sometidos:

- Herbívoros: estudios de laboratorio con herbívoros alimentados con maíz Bt que expresa la toxina Cry1Ab muestran que existen diferencias en la cantidad de toxina que es ingerida por diferentes especies en función de su modo de alimentación. En dos ejemplos de herbívoros que se alimentan de las células del mesófilo, Tetranychus urticae (Acari: Tetranychidae) y Frankliniella tenuicornis (Thysanoptera: Thripidae), se ha demostrado que existe un paso de la toxina Cry1Ab desde la planta, aunque no se han encontrado alteraciones en su supervivencia y desarrollo (García et al., 2010; Obrist et

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al., 2005; Dutton et al., 2002). En cambio, en el caso de pulgones (chupadores del floema) criados sobre maíz Bt únicamente se han encontrado trazas de toxina, no habiéndose detectado tampoco efectos en trabajos de laboratorio (Dutton et al., 2002; Ramírez-Romero et al., 2008a), aunque en campo se encontró un aumento de sus abundancias en el maíz Bt (Pons et al., 2005).

- Depredadores: diversos estudios de laboratorio han demostrado que existe un paso de la toxina Cry1Ab a través de la cadena trófica desde la presa al depredador (García et al., 2010), aunque debido a la complejidad de estas relaciones, el grado de exposición a la toxina Bt en el campo no está claro en todos los casos (Obrist et al., 2006). La toxicidad y los efectos de la proteína Cry1Ab en laboratorio se ha estudiado en numerosos trabajos (revisión en Yu et al., 2011), encontrándose únicamente efectos cuando se han utilizado como presas, larvas de lepidópteros susceptibles a la toxina.

- Parasitoides: se han dedicado un menor número de estudios a determinar el efecto del maíz Bt sobre los parasitoides que para el resto de los grupos. Al igual que en el caso de los depredadores, solo se han visto efectos deletéreos en su supervivencia y desarrollo cuando tenían como huésped un lepidóptero susceptible (revisión en Yu et al., 2011).

- Polinizadores: no hay evidencias de toxicidad de la proteína Cry1Ab sobre larvas y adultos de Apis melifera L. (Hendriksma et al., 2011; Babendreier et al., 2005) o Bombus terrestris L. (Babendreier et al., 2008) al ser alimentados con polen de maíz Bt. Sin embargo, distintos estudios en condiciones controladas se ha sugerido que las toxinas Bt podrían tener efectos subletales sobre abejas al afectar a su comportamiento de forrajeo (Mommaerts et al., 2010; Ramírez-Romero et al., 2008b).

- Descomponedores: dentro de los descomponedores que habitan el suelo, ácaros y colémbolos son los grupos más abundantes de microartrópodos edáficos, no existiendo trabajos que hayan determinado la exposición de estos grupos a la toxina. Hasta el momento no se han observado efectos negativos de diferentes proteínas Cry sobre ambos, en estudios de campo y de laboratorio (revisión en Icoz y Stotzky, 2008).