کنترل آفات با سموم هوشمند

یکی از موفق‌ترین روش‌های کنترل آفات تا امروز استفاده از ژن باکتری BT در گیاهان است.

کد خبر: ۴۳۹۹۸۷

این ژن، پروتئینی است که از گیاه در برابر حمله آفات با از بین بردن آنها محافظت می‌کند.

بررسی‌ها نشان می‌دهد حشرات اندک‌اندک‌ در حال بالابردن مقاومت خود به این روش هستند و این موضوع قطعا تهدیدی جدی برای موفقیت این روش محسوب می‌شود، اما پروفسور بروس تاباشنیک روشی را ابداع کرده که طی آن و با ایجاد تغییر کوچکی در ساختار ژنتیکی سموم BT می‌توان مقاومت بعضی از آفات عمده را در برابر سموم طبیعی BT کنونی در هم شکست.

سموم حاوی BTتنها حشراتی را از بین می‌برد که در شکمشان دقیقا همان گیرنده‌های پروتئینی را دارند که سم به آنها می‌چسبد. این موضوع یکی از دلایلی است که سموم BT به‌عنوان یکی از سموم سازگار با محیط زیست در زمینه کنترل آفات محسوب می‌شوند.

این سموم همه حشرات را از بین نمی‌برد. به‌عنوان مثال سم BT کتان باعث از بین رفتن زنبورهای عسل، کفشدوزک‌ها و دیگر حشرات سودمند نمی‌شود.

بر خلاف حشره‌کش‌هایی که به شکل گسترده استفاده می‌شوند، سموم BT تنها طیف کوچکی از حشرات را از بین می‌برد چرا که توانایی این سموم ارتباط مستقیمی با واکنش گیرنده‌های سلولی سطح شکم حشره با سم دارد.

عملکرد این سم مانند کلیدی است که فقط قفل مخصوص به خود را باز می‌کند و اگر قفل عوض شود قادر به بازکردن آن نیست.

حشرات با تغییرات تکاملی سریع، خودشان را با شرایط متفاوت سازگار می‌کنند. هر چه سم بیشتری استفاده شود، حشره بیشتر نسبت به آن مقاوم می‌شود.

از آنجا که حدود 2 دهه است از سم BT در بیش از 140 میلیون جریب زمین کشاورزی در سرتاسر جهان استفاده شده، می‌شد انتظار داشت که حشرات با تغییر در ساختار بدنی خود راه تکامل را برای گریز از این حشره‌کش طبیعی در پیش گرفته باشند.

بنابراین محققان تصمیم گرفتند مطالعات بیشتری روی نحوه عملکرد سم BT داشته باشند تا مانع مقاومت بیش از حد حشرات شده و آنها را تحت کنترل درآورند.

آنها موفق شدند عملکرد مرحله به مرحله سم، شامل این‌که سم به چه گیرنده‌هایی متصل می‌شود، با چه آنزیمی واکنش می‌دهد و بسیاری موارد دیگر را در سطح ملکولی مدلسازی کنند.

حال مشخص شده که سم به پروتئین کادرین در شکم حشره متصل می‌شود و در نهایت باعث مرگ او می‌گردد.

مطالعه روی Pectinophora gossypiella یکی از سرسخت‌ترین آفات مزارع پنبه نشان داد که جهش‌های ژنتیکی در این حشره باعث تغییر پروتئین کادرین شده و در نتیجه سم دیگر مانند گذشته تاثیری روی حشره نمی‌گذارد.

به همین دلیل، پژوهشگران تصمیم گرفتند به وسیله مهندسی ژنتیک سم BT را به‌گونه‌ای تغییر دهند تا نیازی به پروتئین کادرین برای از بین بردن این آفت نداشته باشد.

در اولین آزمایش، سم جدید توانست آفت مزارع تنباکو را براحتی از بین ببرد. این آفت با تکنیکی به نام تداخل RNA توانسته بود تولید پروتئین کادرین را در بدنش متوقف کند.

تاثیر این سم روی آفات مزارع پنبه که این پروتئین را با جهش‌های ژنتیکی در بدنشان تغییر داده بودند نیز موفقیت‌آمیز بود و آنها را هم از پای درآورد.

محققان معتقدند سم جدید قادر است هر حشره با هویتی که با ایجاد جهش در گیرنده پروتئین کادرین خود مکانیسم مقاومتی در بدنش به وجود آورد را از بین ببرد اما آزمایش‌های بعدی نشان داد داستان آنقدرها هم شیرین به پایان نرسیده است.

مشاهدات بعدی حکایت از آن دارد که این سم همواره قادر به از بین بردن حشرات تکامل‌یافته نبوده و در عوض روی برخی حشراتی که مقاومت آنها در برابر سم ناشی از عوامل دیگری است، موثرتر عمل می‌کند.

هنوز بدرستی مشخص نیست که چرا سموم جدید روی برخی زنجیره‌های مقاومتی موثر و روی برخی دیگر ناکارآمد است.

بر اساس نتایج آزمایشگاهی به نظر می‌رسد که سم BT جدید بتواند کارکرد مطلوبی داشته و روی حداقل بخشی از آفات موثر باشد، اما هنوز تصمیمی برای تست واقعی آن در زمین‌های کشاورزی اتخاذ نشده است. حداقل نفعی که از این تحقیق عاید بخش صنعت و کشاورزی می‌شود ایجاد روش‌های سازگار با محیط زیست در کنترل آفات است.