Producción de fungicidas y pesticidas en
Protección de cultivos Sapec, Portugal
Las aplicaciones agrícolas ayudan a generar resistencia a los medicamentos en múltiples infecciones bacterianas humanas, matando a los estadounidenses 23,000-100,000 al año y, con una cantidad cada vez mayor de antibióticos. aplicado en el extranjero, 700,000 personas en el mundo entero
Ahora un hongos especies, Candida aurisel gobierno federal estadounidense ha desarrollado multidroga resistencia y se está propagando rápidamente a través de las poblaciones humanas en todo el mundo (ver figura). El CDC reporta 90% de C. auris Las infecciones se registran con resistencia a un medicamento antimicótico y 30% a dos o más.
Casos de C.auris por país. Desde CDC (2019)
Casos clínicos de Candida auris informados por los CDC a partir de febrero 28, 2019: por estado de EE. UU. Desde CDC (2019).
C. auris, a levadura, está matando a pacientes inmunocomprometidos en hospitales, clínicas y hogares de ancianos a un ritmo prodigioso, hasta el 40-60% de los que sufren infecciones del torrente sanguíneo en un mes.
En las habitaciones de los infectados y los muertos, el hongo parece ser intransigente para casi todos los intentos de erradicación. El hongo puede sobrevivir incluso una pulverización de peróxido de hidrógeno en aerosol de piso a techo.
¿Cómo han llegado los hongos resistentes a los medicamentos a acechar al moderno hospital y poner en peligro los espacios estériles que la asepsia abordó hace 150 hace años?
Cada vez es más evidente que C. aurisLa resistencia, y la de muchas otras especies de hongos, es atribuible a la aplicación masiva de fungicidas en la agricultura industrial. Estos productos químicos se aproximan a las estructuras moleculares de los fármacos antifúngicos.
Entre cultivosTrigo, plátano, cebada, manzana, entre muchos otros, los fungicidas seleccionan cepas resistentes que se abren camino en los hospitales donde también son resistentes a los medicamentos administrados a los pacientes.
El camino de la resistencia a la levadura.
Matthew Fisher y colegas recientemente clasificado seis clases principales de fungicidas, todas raramente usado en el medio oeste de Estados Unidos antes de 2007.
El azoles y morfolinas apuntar al vía biosintética del ergosterol, Que genera la membrana plasmática de las células de los hongos. los bencimidazoles interferir con los hongos citoesqueleto evitando el montaje de la celda microtúbulos. El estrobilurinas y inhibidores de la succinato deshidrogenasa Tomar más rutas fisiológicas, inhibiendo la cadena de transferencia de electrones de la respiración mitocondrial. los anilinopirimidinas Parece que apuntan a vías de señalización mitocondriales.
Candida auris tiene evolucionado resistencia a un conjunto de antifúngicos azoles, incluyendo fluconazol con susceptibilidades variables a otros azoles, anfotericina B, y equinocandinas. Azoles, utilizados en ambas la protección de cultivos y los entornos médicos, fungicidas de amplio espectro, aniquilando una amplia gama de hongos en lugar de apuntar a un tipo específico.
¿Cómo se encontraron los hongos y los fungicidas en el campo?
C. auris, probablemente mucho tiempo circulando por su cuenta durante miles de años como Tom Chiller de los CDC hipotetiza se aisló por primera vez en humanos del canal auditivo de una mujer japonesa de 70 en un hospital de Tokio en 2009 (aunque posteriormente se aisló un aislado de 1996 no haber aun identificado una solucion para el problema). Posteriormente el aislamiento encontró la levadura capaz de infección del torrente sanguíneo.
En un esfuerzo por identificar la fuente de la infección, un equipo internacional secuenciado Aislamientos resistentes recolectados de hospitales en Pakistán, India, Sudáfrica y Venezuela, 2012 – 2015.
Contra lo esperado, el equipo encontró divergentes. reemplazos de aminoácidosasociado con la resistencia a azoles entre los ERG11 polimorfismos de un sólo nucleótidoUno entre Varios dichos SNP, en cuatro regiones geográficas. No eran la misma cepa, lo que indicaba que cada fenotipo resistente había emergido de forma independiente.
En otras palabras, las cepas. aislado por distancia De cada uno evolucionaron soluciones únicas a los fungicidas a los que estaban expuestos.
Eso podría indicar adaptaciones moleculares a diferentes exposiciones. Pero también podría indicar que, en respuesta a una exposición tan amplia a los fungicidas en el campo, cada cepa evolucionado Su propia solución única al problema.
Aunque los hongos no transferencia horizontal sus genes a tasas que lo hacen los virus y las bacterias, la migración de pacientes y hongos por igual, estos últimos a través de comercio agrícola, puede ayudar a aumentar la diversidad en la resistencia fungicida que circula en cualquier localidad.
Un segundo equipo no haber aun identificado una solucion para el problema Genotipos múltiples de diferentes orígenes internacionales en los confines relativamente limitados del Reino Unido. Un tercer equipo, como muestra el mapa cercano, no haber aun identificado una solucion para el problema una mezcla similar en los casos de Estados Unidos.
Pero no está claro, aparte de los casos relacionados con los viajes, si todos los casos se originaron a partir de tensiones en el extranjero. Sin una línea de base de carga fúngica entre, digamos, trabajadores agrícolas nacionales, una fuente endógena sigue siendo una posibilidad.
Distribución de Candida auris clades en los Estados Unidos. (A) Árbol filogenético de parsimonia máxima de marcadores aislados de Colombia, India, Japón, Pakistán, Corea del Sur, Sudáfrica, Venezuela y casos clínicos de EE. UU. En los EE. UU. (B) La frecuencia de los casos clínicos de Estados Unidos por clado. (C) La filogeografía de los clados introducidos. Las líneas continuas indican introducciones asociadas con pacientes que se sabe que han recibido atención médica en el extranjero. Adaptado de Chow et al. (2018).
Para agregar a la complejidad, también aparecen múltiples mecanismos por los cuales emerge la resistencia.
Dominique Sanglard resumen tres: disminución de la concentración del fármaco en las células fúngicas, alteraciones de la diana del fármaco y mecanismos compensatorios que reducen la toxicidad del fármaco. Sobre estos, se puede llegar a los tres por una variedad de eventos genéticos. Junto a los SNP hay inserciones en el genoma de los hongos, deleciones y cambios estructurales, incluidos los eventos de copia de gen o cromosoma.
Un estudio encontrado Genes 51 relacionado con la sensibilidad de las cepas circulantes de una Fusarium la plaga era propiconazol Sólo una clase única de fungicida triazol.
El camino hacia tal resistencia puede ser complejo, y puede ir más allá de una simple evolución directamente desde debajo de un antifúngico.
En 2015, los investigadores. encontrado que el C. auris El genoma alberga varios genes para el Familia de transportadores de casete de unión a ATP, una superfamilia facilitadora principal (MFS). MFS transporta una gran variedad de sustratos a través de las membranas celulares y ha demostrado ser eficaz disponer De amplias clases de drogas. Permite C. auris Para sobrevivir a una embestida de medicamentos antimicóticos.
El equipo encontró que ese C. auris El genoma también codifica una gran cantidad de familias de genes que facilitan la virulencia de los hongos. C. auris formas adaptativas biofilms que apoyan la resistencia antifúngica por medio de una alta densidad de células, la presencia de esteroles en células de biopelículas, y uso eficiente de nutrientes y crecimiento.
Otros hongos, otros peligros.
Candida auris no es el único hongo mortal que converge en la resistencia a múltiples fármacos. El mapa cercano muestra múltiples especies que se superponen en la resistencia de plantas y humanos.
Un hongo, Aspergillus fumigatus, puede ofrecer una vista previa condicional de De C. auris Trayectorias presentes y futuras.
Los antifúngicos azoles itraconazol, voriconazol y posaconazol se han usado durante mucho tiempo para tratar asperilogosis pulmonar, la infeccion causada por A. fumigatus. Los hongos causan aproximadamente 200,000 muertes Por año, en la última década se está desarrollando rápidamente resistencia a los medicamentos antifúngicos.
Número de informes revisados por pares de resistencia a los fungicidas azoles para plantas (en azul) y en humanos (en rojo) para patógenos Aspergillus fumigatus, Candida albicans, C. auris, C. glabrata, Cryptococcus gattii y Cryptococcus neoformans. Desde Fisher (2018).
Los estudios que comparan usuarios de azol a largo plazo y pacientes que recién comienzan a tomar el medicamento han demostrado que los fármacos resistentes A. fumigatus fue prevalente en ambos grupos, sugiriendo que la resistencia evolucionó en la agricultura en lugar de entornos médicos.
Los investigadores tienen encontrado Evidencia biogeográfica que sugiere multiretriazol resistente. A. fumigatus Las cepas en entornos clínicos y ambientales comparten una importante superposición. En la figura cercana, resistente a los medicamentos. A. fumigatusencontrados en el campo (verde) y en los ensayos clínicos (rojo) mapeados juntos, demostrando su acoplamiento en Europa y Asia.
El mapa global muestra la distribución geográfica de las cepas de Aspergillus fumigatus resistentes a los triazoles múltiples. Se muestran dos mutaciones diferentes: TR34 / L98H (círculo) y TR46 / Y121F / T289A (cuadrado). Los porcentajes denotan las tasas de prevalencia ambiental de resistencia. De Chowdhary et al. (2013).
Otro trabajo recientemente encontrado resistente a los azoles A. fumigatus relacionado con el uso de fungicidas de triazol en campos agrícolas fuera de Bogotá, Colombia. Los suelos fueron muestreados de una serie de campos de cultivo y A. fumigatus Se cultivó en agar tratado con itraconazol o fungicidas voriconazol. En más del 25% de casos, A. fumigatus Persistió a pesar del tratamiento fungicida.
Es decir, debido a las prácticas agrícolas, Aspergilo Está ingresando a hospitales ya adaptados a la gran cantidad de cócteles antifúngicos diseñados para controlar su propagación. El vertido de azoles para controlar los hongos en las uvas, el maíz, la fruta de hueso y muchos otros cultivos generó las condiciones para acelerar la resistencia a los medicamentos en pacientes humanos.
Si bien aún queda por realizar una extensa investigación filogenética y biogeográfica, un rápido examen de la distribución existente mapas sugiere similitudes entre Aspergillus fumigatus y su cohorte más joven (y de repente más infame) Candida auris. Las cepas comparten distribuciones geográficas similares, ocupando muchas de las mismas zonas descritas anteriormente para C. auris.
El papel de la agricultura industrial.
Con zonas de superposición humana y con casos de resistencia a los cultivos. Aspergillus fumigatus y el creciente espectro de un nuevo hongo resistente a los azoles que asola los entornos clínicos y evoluciona a la velocidad del rayo, uno esperaría que el uso de fungicidas azoles fuera monitoreado de cerca Si no es así simplemente eliminado.
Los peligros de continuar en este camino de desarrollo agrícola son agudos.
Los fungicidas médicos y agrícolas de azoles comparten modos de acción similares, por lo que cuando la resistencia aparece en un campo, es fácilmente transferible a otro. Tanto en los fungicidas agrícolas como en los médicos, el grupo fenilo de las formas químicas. contacto de van der waals con el sitio activo de gen cyp51A.
Dejando a un lado los detalles de la química orgánica, las similitudes cercanas que el grupo Chowdhary representa en la figura cercana sugieren que una mutación en Aspergillus fumigatus para evitar la unión a la cyp51A gen en un entorno agrícola, específicamente una modificación de la 14-α esterol desmetilasa enzima- probablemente conferiría resistencia a aplicaciones médicas de estereoquimicamente drogas similares
Diagrama que muestra un modo de acción similar en triazoles entre aplicaciones médicas (A) y agrícolas (B). De Chowdhary et al. (2013).
Fungicidas azoles agrícolas comprenden una tercerasDel mercado total de fungicidas. Se utilizan veinticinco formas diferentes de inhibidores de la desmetilación de azoles agrícolas, en comparación con solo tres formas de azoles médicos autorizados.
Por lo tanto, no debería sorprendernos que al aplicar estos fungicidas a escalas de paisaje en millones de libras anuales, el uso médico de antifúngicos de triazol, utilizando el mismo modo de acción, se vuelva rápidamente ineficaz.
En lugar de intervenir en los intereses de la salud pública mundial para limitar estas aplicaciones problemáticas largas, política gubernamental En los últimos años ha promovido la lucrativo global expansión del uso de fungicidas, fomentando las condiciones para hongos virulentos resistentes a los medicamentos.
En 2009, se aplicaron fungicidas en 30% de la superficie cultivada de maíz, soja y trigo en los EE. UU., Con un total de 80 millones de acres. El uso preventivo de fungicidas para controlar la roya de la soya se cuadruplicó entre 2002 y 2006, a pesar de Razonamiento económico dudoso. Las ventas globales continúan disparándose, casi triplicándose desde 2005, desde De $ 8 a $ 21 de mil millones en 2017.
Los fungicidas se expandieron no solo en las ventas sino también en la distribución geográfica.
De los mapas cercanos, vemos tetraconazol un triazol agrícola, que pasó de un uso aislado en las planicies occidentales a finales de los 1990 a una aplicación masiva en todo el Valle Central de California, el Medio Oeste y el Sudeste. Boscalid, un fungicida utilizado en cultivos hortofrutícolas, aumentó de ~ 0.15 a 0.6 millones de libras de 2004 a 2016, un aumento del 400%, y ahora se aplica ampliamente en todo el país.
Uso agrícola estimado (EPest-high) de los fungicidas tetraconazol (izquierda) y boscalid (derecha) en libras por milla cuadrada estadounidense, 1999 y 2014. Las restricciones estatales y de otro tipo sobre el uso de pesticidas no se incorporaron en las estimaciones de EPest-high o EPest-low. Las estimaciones de EPest-low generalmente reflejan estas restricciones porque se basan principalmente en datos de encuestas. Las estimaciones más altas de EPest incluyen estimaciones más extensas del uso de pesticidas que no se informan en las encuestas, que a veces incluyen estados o áreas cuando se han impuesto restricciones de uso. Los usuarios deben consultar con las agencias estatales y locales para conocer las restricciones de uso específicas. Proyecto Nacional de Evaluación de la Calidad del Agua (NAWQA) / USGS / ARERC.
Desde dentro de cada nueva localidad, los fungicidas se filtran en el ambiente local.
En 2012, científicos de USGS. estudiado 33 diferentes fungicidas utilizados en la producción de papa y encontraron al menos un fungicida en 75% de las aguas superficiales analizadas y 58% de las muestras de agua subterránea. Con vidas medias que se extienden a varios meses, los fungicidas azoles pueden alcanzar y persistir fácilmente en ambientes acuaticos por escorrentía y deriva por rociado, haciéndose altamente móvil.
A medida que el cambio climático remodela fundamentalmente a los EE. UU., Con temperaturas más altas y oscilaciones extremas entre la sequía y las fuertes lluvias, los hongos son previsto para expandirse fuera de sus rangos actuales y al mismo tiempo responder específicamente a los nuevos regímenes climáticos. Aspergillus flavus, el productor de un aflatoxina que causa cáncer eso reduce los rendimientos de maíz y envenena a los humanos, prospera en condiciones de sequía y grandes déficits de agua en los cultivos.
Con el mercado tratado como una fuerza de la naturaleza más fuerte que el clima o la salud pública, bajo la producción agrícola actual, es probable que el uso de fungicidas de amplio espectro solo aumente.
La agricultura como control de sus propios hongos.
En respuesta a bacterias y hongos resistentes a los medicamentos, las instituciones de investigación están pidiendo la recopilación de mejores datos sobre el uso de antibióticos en la agricultura y sobre los costos económicos potenciales de la transición desde una alta tasa de aplicación.
Un reporte de Informe del Reino Unido, citando la aplicación excesiva de fungicidas agrícolas, recomendó una mayor vigilancia del uso general de antibióticos y un aparato regulador organizado por la OMS, la FAO y la OIE que, entre sus funciones, incluiría antibióticos críticos que deberían excluirse del uso agrícola.
Pero aparte de recopilar más información y pedir lo que parece una regulación mínima, ¿qué se debe hacer?
Dadas las dificultades recientes en la resistencia a los antibióticos y herbicidas, parece probable que las compañías químicas y sus clientes agrícolas sigan desarrollando nuevos fungicidas basado en la investigación molecular dirigida, múltiples cócteles de drogasy Resistencia del gen editado.
Es probable que las agencias gubernamentales impongan un aumento de las medidas de bioseguridad dudosas, que también con frecuencia fomentan ansiedades xenófobasy estamos acostumbrados a culpar a los trabajadores para la contaminación, en lugar de abordar las fallas sistémicas de la agricultura industrial.
Es casi seguro que los motivos combinados de las poderosas compañías médicas y agrícolas promuevan "soluciones" que exacerban una carrera de armamentos entre las aplicaciones de drogas tóxicas y la resistencia a los hongos, arrojan crecientes permutaciones de químicos letales al medio ambiente, y aún más. consolidar y privatizar las Sector agro-farmacéutico.
Hay, sin embargo, una diferente, paradigma basado en la evidencia Por responder al colapso fungicida.
Una revisión rápida de ejemplos agroecológicos sugiere que una combinación de modelado de enfermedades y practicas culturales como la rotación de cultivos y el cultivo de cobertura puede reducir en gran medida la presencia de enfermedades fúngicas y, por lo tanto, la dependencia de los fungicidas.
El cultivo intercalado, aquí la soja y el lino, puede aumentar y diversificar la microbiota del suelo para excluir los hongos patógenos. Foto: Alexis Stockford)
En el Valle Central de California, los productores de fresas acostumbrados a fumigar suelos con fungicidas para controlar la incidencia de Verticillium marchitar, Un patógeno del suelo hongos, ha encontrado que la siembra de cultivos de brócoli entre las rotaciones de los cultivos de fresa muy reducido niveles de Verticillium.
Desde varias décadas, se han encontrado resultados similares en la diversificación de Rotaciones de cultivos de papa.
Investigadores en la India, un país donde los medicamentos resistentes A. fumigatus y C. auris ambos han sido encontrados - han estudiado enfoques novedosos Para controlar el tizón tardío en la papa.
Los cultivos de papa a menudo reciben grandes dosis de fungicidas azoles para controlar los patógenos fúngicos como el tizón tardío. En lugar de tratamientos con fungicidas, los científicos aplicaron sílice al tejido foliar, encontrando que la sílice se absorbió y fortaleció las paredes celulares de la papa contra la invasión de hongos. Las tasas de infestación de enfermedades oscilaron entre 2.8 - 7.9% en los sistemas de manejo integrado basados en sílice y 49.4 - 66.7% en los sistemas convencionales dependientes de fungicidas.
En general, un software de chat en vivo es ideal para todas las organizaciones, ya que permite conocer de cerca a la audiencia, identificar los problemas que están experimentando y resolverlos para aumentar la lealtad a la marca, la credibilidad y las valoraciones de satisfacción. la agricultura ecológica apoya a los hongos mutualistas en mucho mayor grado que la agricultura convencional, desplazando a las cepas patógenas. Las rotaciones de cultivos, la incorporación de leguminosas y el cultivo de agregados del suelo apoyan nichos ecológicos para la microbiota del suelo.
Reducir los fertilizantes químicos y limitar la labranza, dos prácticas agroecológicas con importantes beneficios para reducir la contaminación y mejorar el almacenamiento de carbono, también seleccionar para cepas beneficiosas de hongos micorrízicos arbuscularesque forman relaciones mutualistas con las raíces de las plantas y pueden conferir resistencia a los patógenos del suelo.
La integración de la producción agrícola en una matriz más amplia de vegetación no cultivada también es importante para controlar los patógenos fúngicos. Paisajes salvajes reducir el potencial de las poblaciones de patógenos para adaptarse a los cultivos y los modelos sugieren que las franjas contiguas de parches silvestres reducen la agresividad de los patógenos en los cultivos agrícolas.
Los laboratorios de Ivette Perfecto y John Vandermeer han hecho un buen trabajo, redactado en profundidad aquí y resumido aquí rastrear los medios a través de los cuales las relaciones ecológicas (depredación, mutualismo, competencia, etc.) hacia arriba y hacia abajo en la red alimentaria en la que se encuentra un cultivo pueden eliminar los daños de las plagas, incluidos, según sus equipos, hongos del moho.
El problema esencial que se aplica a los hongos se puede encontrar en el estudiante de Vandermeer, Douglas Jackson disertación En control de hongos agroecológicos en café.
Zachary Hajian-Forooshani
Zachary Hajian-Forooshani (en la foto), otro estudiante de la Universidad de Michigan, seguimientoInvestigación de los 1970s y encontrados. Micodiplosis Las larvas de moscas se alimentan de la roya del café que el equipo de Perfecto-Vandermeer estudió en México y Puerto Rico.
Más que minar suelo
Todo este trabajo cuadra bien con teoria agroecologica que bajo las políticas políticas actuales y las tendencias demográficas, los campos agrícolas integrados en un matriz de conservación de la naturaleza son más probables que los enfoques de 'conservación de tierras' para conservar los recursos naturales y, al mismo tiempo, apoyar los medios de vida rurales y la producción de alimentos con bajos insumos externos.
Lo que surge es una imagen de la complejidad ecológica en la que la guerra fungicida es exactamente la herramienta incorrecta.
En cambio, los fungicidas de hoy en día se lanzan de mal en mal en un sistema en el que las enfermedades prosperan en paisajes simplificados, monocultivos genéticamente idénticos vastos e ininterrumpidos, acelerando rápidamente el calentamiento global y un ritmo cada vez más acelerado del comercio mundial.
En una cruel ironía, la aplicación de fungicidas ejerce una presión evolutiva sobre los patógenos para desarrollar resistencia. al mismo tiempo que la gestión industrial proporciona las condiciones casi perfectas para fomentar y difundir estas mutaciones virulentas.
Todo tiene sentido solo cuando reconocemos que el sector de agronegocios ve a la naturaleza como su La competencia más dura.
Elimina las ecologías locales y el trabajo casi gratuito que estos ofrecen para ayudar a los agricultores a enriquecer sus suelos, limpiar sus aguas, polinizar sus plantas, alimentar a sus animales y controlar las plagas, entre ellas los hongos patógenos, lo que significa que las compañías más grandes ahora pueden vender equivalentes comercializados a Un mercado capturado.
El daño hecho es más que agrícola o económico. Es un plan de negocios perseguido incluso a riesgo de erosionar nuestra capacidad para reproducirnos socialmente como civilización.
Los agricultores y activistas de alimentos se han quejado de que la agricultura industrial representa poco más que nutritivo y minería de carbono. Las empresas están obligando a los agricultores a crecer tan rápido que la producción extrae el carbono del suelo en forma de productos alimenticios. Como resultado, la tierra y el agua se contaminan en tal olvido que inocuidad de los alimentos no se puede tener en cuenta.
Debido a esa contaminación, exposiciones ocupacionales, brotes de creciente virulencia y extensión, enfermedades metabólicas como la diabetes, resistencia a los antibióticos y ahora la creciente amenaza de la resistencia a los fungicidas, la extracción de carbono ahora se extiende a la salud pública mundial.
Una vez que está a la orden del día, las agriculturas alternativas que los pequeños agricultores de todo el mundo buscan y actualizan durante mucho tiempo, y respaldadas por una creciente literatura científica, ofrecen una salida a esa trampa.
Una versión anterior de este artículo fue publicada como Un hongo de Factory Farm entre nosotros.
Alex Liebman es un investigador de ecología política y suelo-suelo con Lurralde un grupo chileno que apoya a los pueblos de Atacameña y Ayamara en su lucha por la soberanía territorial y los derechos de agua frente a los intereses de las minas multinacionales de cobre y litio en el desierto de Atacama.
Rob Wallace, PhD, es un biólogo evolutivo y público health filogeógrafo. Él es el autor de Las granjas grandes hacen gripe grande y, más recientemente, coautor de Control claro de enfermedades.
