Descubrimiento y selección tradicional, basados en la química

Hasta hace 15 años, la única manera en que se descubrieron herbicidas (y otros agroquímicos) fue asperjando de manera individual una pequeña cantidad de una colección de químicos, sobre malezas de interés, seguido por la evaluación visual de su eficacia.  Las colecciones de químicos fueron desarrolladas por muchass compañías, sobre todo por fabricantes de productos derivados del petróleo como pintura, hule y plástico.  Las compañías farmacéuticas, a menudo consideradas los "primos ricos" de las industrias de agroquímicos, tradicionalmente han mantenido divisiones grandes para la síntesis química.  Por supuesto que las industrias de agroquímicos también han sintetizado sus propias colecciones, o las pueden comprar a otros.  Si bien este enfoque a veces se denigra  (“asperje y rece”), ha sido muy exitoso y muestra varias ventajas.

La principal ventaja de ese enfoque es que probar compuestos desconocidos sobre plantas enteras integra todos los requisitos para el rendimiento del herbicida en un único ensayo, incluyendo absorción, translocaciónmetabolismo, y la habilidad de inhibir un paso fisiológico potencialmente letal.  El conocimiento previo del sitio bioquímico o enzimático es completamente innecesario.  Una vez que se identifica un compuesto potencial, se puede conducir investigación química extensiva para identificar y modificar su estructura, generalmente en un intento por mejorar su comportamiento.  La disponibilidad subsecuente de cantidades relativamente grandes del compuesto sintetizado, permite estudios sobre su  mecanismo de acción, toxicología, y compatibilidad ambiental.

Este enfoque racional se ha basado, en su mayoría, en la química, iniciando con colecciones de químicos desconocidos o nuevos y al azar descubriendo actividad herbicida.  El descubrimiento de herbicidas  selectivos (que no dañan ciertos cultivos) o no selectivos (letales para todas las plantas) es similarmente al azar.  Algunos autores han estimado que se deben seleccionar más de  30,000 compuestos para identificar un herbicida selectivo a algún cultivo.  Usando este proceso, las compañías de agroquímicos requieren de 10 a 12 años para desarrollar un compuesto líder en un herbicida comercial, los costos asociados a esto en la actualidad se estiman cercanos a los $180 millones.

Una parte necesaria en el proceso de comercialización de un herbicida nuevo es su registro con la Agencia para la protección ambiental (EPA).  La base para el registro de plaguicidas en USA es el acta federal para insecticidas, fungicidas y rodenticidas (FIFRA) que fue decretada en 1947 como una ley para la confianza en los productos.  FIFRA fue modificada en 1972 y 1988 para incluir las pruebas de toxicidad y riesgo ambiental.  En 1996, el Congreso pasó nueva legislación de plaguicidas, el acta para la protección de la calidad de los alimentos, que requirió las pruebas para residuos de plaguicidas en los alimentos y ordenó que los registros se revisen cada 15 años.  El proceso de registro, en si mismo, involucra pruebas exhaustivas de la eficacia del herbicida, toxicidad a organismos que no son destino del herbicida, efectos sobre la salud humana, y su potencial para el riesgo ambiental.  Algunos argumentan que el proceso de registro es inadecuado, puesto que está muy focalizado en cuestiones financieras y descuida preocupaciones de largo plazo sobre la salud humana.

Hacia finales de la década de 1980, se hicieron aparentes las limitaciones del enfoque tradicional de desarrollo de herbicidas, por varias razones.  Primero, se impusieron regulaciones más estrictas que redujeron significativamente el número de compuestos con actividad herbicida, que todavía reunían numerosos requisitos ambientales y toxicológicos.  Segundo, el número de compuestos descubiertos por este enfoque empírico estaba disminuyendo rápidamente, probablemente como resultado del mismo proceso.  En otras palabras, sólo un reducido número de compuestos pueden llenar todos los requisitos de desempeño antes indicados para ensayos con plantas enteras.  Esta limitante puede ayudar a contestar la pregunta que se planteó en la introducción a saber, por qué sólo unos pocos sitios de acción son afectados por los herbicidas comerciales?   estas realidades, junto a recientes desarrollos en toda clase de tecnologías moleculares han conducido a las compañías de agroquímicos, a explorar de manera vigorosa nuevos métodos para el descubrimiento de herbicidas.