Actividades enzimáticas en aislamientos bacterianos de tractos digestivos de larvas y del contenido de pupas de Automeris zugana y Rothschildia lebeau (Lepidoptera: Saturniidae)

Enzymatic activities of bacteria isolated from the digestive tract of caterpillars and the pupal content of Automeris zugana and Rothschildia lebeau (Lepidoptera: Saturniidae). The enzymatic activities of bacteria isolated from the digestive tracts of caterpillars and the pupal contents of Automeris zugana and Rothschildia lebeau was studied. This digestive tract represents an extreme microenvironment due to its high pH and presence of antimicrobial substances secreted by the insect or derived from ingested plant tissue. At the same time, it contains large amounts of nutrient-rich food, for which microbes may compete among themselves and with the caterpillar. There is little information about the microbiota associated with tropical caterpillar guts, although bacteria from different genera have been isolated from gut and pupae samples. The study of the enzymatic activities generated by these organisms constitutes a starting point to understand their metabolic and physiological relationships with their hosts, and to find enzymes that have potential biotechnological applications. In this study we evaluated several enzymatic activities in two collections of bacteria isolated from caterpillar guts and pupae of the tropical lepidopteran species A. zugana and R. lebeau. Bacteria grown under aerobic conditions were tested for an array of enzymes, including gelatinases, caseinases, lipases, esterases, cellulases, xylanases, amylases and chitinases. Both collections displayed similar patterns of enzymatic activity. No isolate showed activity for all enzymatic tests, but as a whole, at least some bacteria in each collection were able to degrade each substrate tested. Isolates with the same taxonomic identification obtained from caterpillar guts and pupae had almost the same enzymatic activities. In both collections, it was possible to group bacterial isolates according to their enzyme activity pattern. In addition to a heterogeneous ensemble of isolates exhibiting two or less enzymatic activities, there were two groups with at least five activities that showed an apparent specialization for the substrates they were able to use. The first consisted exclusively of isolates of the family Enterobacteriaceae, which were positive for lipolytic and chitinolytic activities, but completely lacked amylasic, cellulolytic and xylanolytic activities. The second group, composed mainly of Gram-positive rods, exhibited the opposite pattern: they were positive for amylasic, cellulolytic and xylanolytic activities, lacked chitinolytic activity and had few isolates with lipolytic activity. This work forms the foundation for future research to explore the biotechnological potential of bacterial isolates from caterpillar guts. Rev. Biol. Trop. 55 (2): 401-415. Epub 2007 June, 29.

El tracto digestivo de orugas constituye un microambiente extremo, debido a su elevado pH y presencia de sustancias antimicrobianas secretadas por el insecto o derivadas del tejido vegetal ingerido. Al mismo tiempo, el intestino alberga gran cantidad de alimento, por el cual los microorganismos presentes podrían competir entre sí y con su hospedero. Existe poca información sobre la microbiota asociada con el intestino de orugas tropicales, aunque se ha demostrado la presencia de bacterias de diversos géneros tanto en el intestino como en el interior de pupas. El estudio de las actividades enzimáticas de estos microorganismos constituye un punto de partida en la comprensión de la posible relación metabólica y fisiológica que establecen con sus hospederos, a la vez que permite investigar enzimas con potenciales aplicaciones biotecnológicas. En este trabajo se evaluó la presencia de actividades gelatinolítica, caseinolítica, esterásica, lipolítica, quitinolítica, amilásica, celulolítica y xilanolítica en dos colecciones de aislamientos bacterianos provenientes de tractos digestivos de orugas y de pupas de los lepidópteros Automeris zugana y Rothschildia lebeau. Se utilizaron ensayos bioquímicos tradicionales para detectar enzimas secretadas en condiciones aerobias, en las que ambas colecciones exhibieron un comportamiento enzimático similar. Ningún aislamiento produjo un resultado positivo en todas las pruebas, pero como conjunto ambas colecciones fueron capaces de utilizar todos los sustratos evaluados. Los aislamientos obtenidos de pupas presentaron prácticamente las mismas actividades que sus homólogos provenientes de intestinos. En ambas colecciones fue posible agrupar los aislamientos de acuerdo con su patrón de producción de enzimas. Además de un conjunto heterogéneo de aislamientos poco activos (dos o menos actividades), se destacan dos grupos muy activos (al menos cinco actividades), que manifiestan una aparente especialización en los sustratos que utilizan. El primero de ellos está constituido exclusivamente por miembros de la familia Enterobacteriaceae, los cuales exhibieron un alto porcentaje de positividad en actividades lipolítica y quitinolítica, pero no demostraron la expresión de las actividades amilásica, celulolítica ni xilanolítica. El segundo grupo, formado en su gran mayoría por bacilos Gram-positivos, presenta la situación opuesta: alta positividad en actividades amilásica, celulolítica y xilanolítica, no detección de actividad quitinolítica y pocos aislamientos con actividad lipolítica. Este trabajo pretende ser la base de futuras investigaciones que exploren el potencial biotecnológico de aislamientos bacterianos provenientes del tracto digestivo de orugas.

Bacillus thuringiensis in caterpillars and associated materials collected from protected tropical forests in northwestern Costa Rica

Bacillus thuringiensis (Bt) synthesizes crystalline inclusions that are toxic to caterpillars (Lepidoptera) and other orders of invertebrates. Materials associated with 37 caterpillars from 16 species, collected while feeding on 15 different species of host plants in dry, cloud and rain forests located in the Area de Conservación Guanacaste in northwestern Costa Rica, were examined for the presence of Bt. From a total of 101 derived samples, 25 Bt isolates were cultured: 56% from host plant leaves, 8% from caterpillar guts and 36% from caterpillar fecal pellets. Bt was isolated from at least one sample in 38% of the systems constituted by the food plant, gut and fecal pellets corresponding to a single caterpillar. Four different morphologies of crystalline inclusions were observed, with bipyramidal and irregular crystal morphologies being the most prevalent.

Bacillus thuringiensis (Bt) sintetiza inclusiones cristalinas que resultan tóxicas para algunas larvas de lepidópteros y otros órdenes de invertebrados. Su presencia fue examinada en materiales asociados a 37 orugas de mariposas de 16 especies, las cuales fueron colectadas mientras se alimentaban en 15 especies diferentes de plantas hospederas en bosques secos, nubosos y húmedos localizados dentro del Área de Conservación Guanacaste (ACG) en el noroeste de Costa Rica. A partir de un total de 101 muestras se obtuvo 25 aislamientos de Bt: 56% a partir de material foliar de las plantas hospederas, 8% a partir del contenido intestinal de las larvas y 36% a partir de sus excrementos. Esta bacteria fue cultivada a partir de al menos uno de los 3 diferentes tipos de muestra asociados a una oruga particular (planta hospedera, intestino, excremento) en 38% de los casos posibles. En la colección de aislamientos obtenida se observaron cuatro morfologías de inclusiones cristalinas, siendo aquellas bipiramidales e irregulares las más prevalentes.

The windows, scales, and bristles of the tropical moth Rothschildia lebeau (Lepidoptera: Saturniidae)

The common Spanish name of the moth Rothschildia lebeau (Saturniidae)is cuatro ventanas (four ‘windows ’),because it exhibits a transparent oval path in each wing.The scales of the colored areas and the bristles from the "window "were analyzed.We developed a simple device to measure transmittance across the "windows "with an spectrophotometer.A square section of "window "was mounted onto a flat black card and placed onto a clamp that hung in the path of the light -beam of the spectrophotometer.Absorbance was measured at 350 and 550 nm,with the "window "positioned perpendicular to the light beam (incidence of 90 °);then the measurements were repeated with the "window "moved at an angle of 45 °.Each measurement was replicated 5 times.Wing color spots were analyzed with a light dissection microscope (stereoscope)and with scanning electron microscopy.The scales have a minimum of 4 morphological types,3 of them showed the typical appearance of unspecialized scales described for other butterflies; whereas the fourth has features particular to this species. On the "window "the scales are transformed in hair-like bristles that do not interfere with light, conferring the transparency that characterizes the "windows ".However,if the wing is illuminated at an almost grazing-incidence,they reflect the light as a mirror.Two hypothetical functional explanation for the windows are mimicry and interspecies communication

El nombre común de la mariposa nocturna Rothschildia lebeau (Saturniidae)es "cuatro ventanas ",porque exhibe una zona transparente en cada ala.Las escamas de las áreas coloreadas y las cerdas de las "ventanas "fueron analizadas al estereoscopio y al microscopio electrónico de rastreo. Al menos se identificaron cuatro tipos morfológicos de escamas similares a las escamas no especializadas de otras mariposas.En la "ventana "las escamas han sido sustituidas por cerdas que no interfieren el paso de la luz,confiriéndoles la transparencia que las caracteriza.No obstante,si el ala es iluminada en ángulo rasante refleja la luz como un espejo.Dos hipótesis para explicar la evolución de estas "ventanas "son el mimetismo y la comunicación

Percepción de la biotecnología en estudiantes universitarios de Costa Rica / Perception about biotechnology in university students in Costa Rica

A survey was carried out to determine the perception and knowledge about biotechnology and genetically modified organisms (GMOs) in a sample (n=750) of university students from three public universities in Costa Rica: Universidad de Costa Rica, Universidad Nacional and Instituto Tecnológico de Costa Rica. The study revealed that 88% of the students showed a satisfactory level of knowledge about modem biotechnology and 79% of them reported a favorable opinion and good acceptance of this technology. Students would accept some risks associated to biotechnology if it represents an improvement to the competitiveness of Costa Rica. Some differences were detected in the opinions from students of the three universities that can be associated to the area of study. Students from social disciplines showed a higher percentage of negative acceptances to biotechnology and GMOs when their opinions were compared with those of students from life sciences and technologies.

Relación de los cultivos modificados genéticamente con el ambiente y la salud de la población costarricense / Relationship of genetically modified crops with the environment and health of the Costa Rican human population

Genetic engineering and the food derived from genetically modified crops (GMCs) have been the center of debate worldwide, as has occurred historically with the advent of new technologies. Questions are derived from the potential impact of GMCs to the environment and the safety of the products to the consumers. In relation to the first inquiry, practice has been oriented to a case-by-case-study, according to the own characteristics of the GMC, in order to minimize its impact in the environment. Scientific studies in diverse latitudes of the world have demonstrated that GMCs in the market showed no adverse effects related to this issue. In relation to food derived from the GMCs, rigorous evaluation protocols have been developed and approved by FAO and WHO to guarantee the innocuousness of these products. Up to the moment, no contraindications for human health have been pointed out for the products that are available today in the market. In the particular case of Costa Rica, the country has established since the 90s a regulatory biosafety framework for the management of the GMCs, safeguarding the biodiversity of the country and the health of consumers. At the same time the country has made significant public and private investments in the field that allowed the country to obtain a leading position in biosafety in the region and genetic engineering research at national research centers. Any attempt to restrict or prohibit these activities in the country, will put in risk the previously described investment, will affect the generation of new knowledge for decision making and the leadership in the field, preventing the benefits derived from this promising technology.

Developing transgenic rice at the University of Costa Rica: perspectives and considerations for managing intellectual property rights

El Programa de Biotecnología de Arroz del Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular (RBP-CIBCM), de la Universidad de Costa Rica (UCR), inició en 1990 la caracterización molecular del genoma del virus de la hoja blanca del arroz (RHBV) y el desarrollo de protocolos para el cultivo in vitro y regeneración de variedades indica costarricenses, con la finalidad de producir plantas transgénicas resistentes al virus. La fase siguiente se enfocó en la producción, por medio de ingeniería génetica, de líneas de arroz resistentes al RHBV y al herbicida PPT, mediante la expresión de secuencias de RHBV y del gen ber. Posteriormente se evaluó en ensayos de campo la resistencia al virus y al herbicida, y las características agronómicas de las plantas. Además de la experiencia acumulada durante el proceso de producción de las plantas transgénicas, se incursionó en evaluaciones de campo, para eventualmente liberar las variedades al mercado. Para este propósito, el RBP-CIBCM sigue actualmente una estrategia que incluye evaluar la inocuidad del nuevo alimento, realizar estudios de bioseguridad ambiental e identificar y resolver derechos de propiedad intelectual (DPI). Los objetivos principales de este trabajo contemplan diseñar e implementar políticas de educación y manejo de DPI para el RBP-CIBCM, efectuar una auditoría de las tecnologías e insumo utilizados, y determinar su efecto en la comercialización de los productos. Al mismo tiempo, el Programa explora formas innovativas para la protección de las nuevas variedades y de otros productos de la investigación

Does a polyphagous caterpillar have the same gut microbiota when feeding on different species of food plants

We used classical culture techniques to explore gut bacteria and changes associated with dietary change in the highly polyphagous, tropical caterpillar Automeris zugana (Saturniidae). Fifty-five third instar wild-caught sibs feeding on Annona purpurea (Annonaceae) in the Area de Conservación Guanacaste (ACG) in northwestern Costa Rica were divided into eight groups. Each of seven groups was reared to the ultimate instar on another species of food plant normally used by A. zugana. Some pupae were also analyzed for the presence of bacteria. Aerobic bacterial cultures were obtained from all 33 caterpillar guts and the eight pupae inventoried. There was no clear pattern in species composition of cultivated bacteria among the eight diets, and each caterpillar on a given food plant carried only a small fraction of the total set of species isolated from the set of caterpillars feeding on that food plant. Taken as a whole, the larvae and pupae contained 22 species of cultivable bacteria in 12 genera. Enterobacter, present in 81.8 of the samples, was the genus most frequently isolated from the caterpillars, followed by Micrococcus and Bacillus. Bacillus thuringiensis was isolated from 30.3 of the dissected caterpillars, but found in caterpillars feeding on only half of the species of food plants.

Epidemiología de las hepatitis virales A, B, NANB y D en Costa Rica: Trabajo de Revisión / Epidemiology of the viral hepatitis A, B, NANB y D in Costa Rica: Work of review

Se comparan dos estudios epidemiológicos descriptivos en Costa Rica: uno del total de Hepatitis Virales (HV) reportadas al Ministerio de Salud entre 1979 y 1983, y otro de las hepatitis virales A (HVA), B (HVB) y NANB (HVNANB) en una región exhaustivamente estudiada con un programa de Medicina Comunitaria entre 1972 y 1985 por el LSU-ICMR. Se estima que anualmente en Costa Rica se reducen 6042 HV, con una Tasa de incidencia/100 000-Ti-260.9, de las cuales 46409 (76.8 por ciento) son HVA (ti-200.4), 1178 (19.5 por ciento) son HVB (Ti=50.9) y 224 (3.4 por ciento) son HVNANB (Ti=9.7), y 118 nuevos portadores crónicos del HBsAg (ti=5.1). Epidemiológicamente, en Costa Rica el 10 por ciento de las HVB agudas se convieren en portadores crónicos del HBsAg y de ellos el 40 por ciento desarrollan Cáncer Hepatocelular (CHC), o sea, que el 4 por ciento de las HVB agudas se convertirán en CHC. En Ministerio de Salud tiene un subregistro del 53.1 por ciento del total de los casos ictéricos y anictéricos de HV. De acuerdo con un tamizaje efectuado en 76 muestras de individuos. HBsAg positivo, provenientes de 40453 donantes de sangre, la prevalencia de virus Delta (VD) (2.6 por ciento), no es significativa actualmente en nuestro país. El conocimiento de todos estos aspectos en Costa Rica, propicia un programa nacional de vacunación racionalmente planificado.

Contenido y consumo humano de aflatoxinas y cáncer hepatocelular en dos cantones de Costa Rica / Aflatoxin amount and human consumption and hepatocellular cancer in two costarrican counties

Se analizó la relación entre el contenido y el consumo de aflatoxinas del maíz de la dieta y el Cáncer Hepatocelular (CHC), con un estudio de Casos y Controles tomando 13 de los 15 individuos con CHC de San Ramón y Palmares de 1979 a 1983. Ambos cantones suman un 2,01 por ciento del área total del país, 2,44 por ciento de su población media, y 8,24 por ciento de los 182 casos de CHC del país en el período 79-83. En esos cantones la Tasa de Incidencia de CHC/100.000 habitantes (Ti) quinquenal fue 5,11; 4,22 veces más que la del país (Ti=1,21). Los 39 núcleos familiares formados por 13 Casos, 13 Controles de vencindario (V1) y 13 Controles institucionales (C2), consumían regularmente maíz o sus derivados. Los 26 núcleos de la zona San Ramón-Palmares (constituidos por 13 Casos y 13 C1) consumieron más maíz en grano que corresponden a las muestras menos contaminadas por aflatoxinas (x=24,5 partes por billón (ppb) según el método de Velasco). En los 13 C2 estuvieron los núcleos no residentes enla zona y consumieron más harina de maíz industrial siendo éstas las muestras con la mayor contaminación (x= 59,7 ppb). El consumo promedio diario de aflatoxinas fue x= 2,7 ug/día para los Casos, x= 2,7 ug/día para los C1 y x= 3,01 ug/día para los C2. No hubo relación estadísticamente significativa entre CHC, el consumo diario de aflatoxinas (p,05) o el contenido mayor a 20 ppb de aflotoxinas en el maíz de la dieta (p,05), por lo que se sugiere que otros agentes etiológicos, incluyendo al virus de la hepatitis B, podrían estar relacionados con la etiología del CHC en los casos de San Ramón y Palmares.