蜘蛛和真菌是合成杀虫剂的有毒替代品吗

在20世纪40年代，科学家们发现了合成化合物的杀虫特性，包括滴滴涕，氯丹和林丹。这些产品生产成本低廉，并且非常有效地保护作物和对抗昆虫传播的疾病。但到了20世纪60年代，很明显这些化学物质- 在初次使用后很久就会持续存在 - 在环境中积累。更重要的是，许多对鸟类，鱼类，爬行动物和哺乳动物有害。

其中大部分都是通过雷切尔卡森在1962年出版的启示录“ 寂静的春天 ”中揭示出来的，但科学家们已经开始寻找毒性较小的害虫控制替代品。加州大学伯克利分校和加州大学河滨分校的研究人员于1959年定义了后来被称为综合虫害管理(IPM)的原则。- 控制昆虫和其他害虫的环境敏感方法，依赖于工具的组合。今天，生物杀虫剂是IPM工具箱的一部分。

生物杀虫剂是由自然界中发现的物质制成的杀虫剂，其替代人造化学品的毒性较小。当他们一类“ 已经被使用了很长一段时间，但最传统的生物农药避风港” 牛逼能对成本和效益合成农药的竞争。世界各地的研究人员正在努力通过操纵植物，动物，细菌和真菌中的化学物质来改变这种状况。他们“ 再发现使用性质的新途径” 兵工厂建立更好的生物农药，从而减少对环境较为不利病虫害防治的需要。

利基市场

围绕生物农药的许多开创性研究都集中在昆虫信息素上 - 昆士兰用于相互交流的化学物质- 加州大学戴维斯分校食品科学和环境毒理学荣誉教授吉姆塞伯说。例如，当喷洒在作物上或用作诱饵陷阱时，这些化学物质用于改变昆虫行为，在某种程度上起作用，但不如合成杀虫剂那样好。“ 大多数人都喜欢即时结果，”塞伯说。“ 你可以喷洒滴滴涕，看看死去的昆虫并计算它们。安：我喜欢' 吨得到与生物农药那些相同的结果。”

因此，生物农药成为一个利基市场，如今占全球农药年度市场的约3%。不过，有一些商业佼佼者。例如，流行的杀虫剂多杀菌素衍生自20世纪80年代在废弃的朗姆酒酿酒厂发现的一种土壤细菌。

到了20世纪90年代，科学家们正在记录合成材料日益严重的问 有些被广泛使用，昆虫正在发展抵抗力。生化学家格伦金转向蜘蛛寻找潜在的解决方案。

“ 蜘蛛是专业的杀虫剂，”金说，澳大利亚昆士兰大学教授。来自蜘蛛，蝎子，蛇和其他捕食性动物的毒液含有混合的生物活性化合物，称为肽。这些小分子以各种方式杀死猎物。有些影响神经系统。其他人会伤害细胞并损害身体其他部位的活组织。有些是特定的猎物动物。

这个想法是，与人造化学品不同，毒液肽不会留下可能在环境中存留多年的残留物，并且因为它们针对特定类型的昆虫，它们不会伤害鱼类，爬行动物，鸟类或哺乳动物。国王在澳大利亚蓝山漏斗网蜘蛛能杀死某些昆虫的毒液中发现了几块分子，但不会告发' 牛逼损害其他昆虫或脊椎动物。2005年，他成立了一家名为Vestaron的生物技术公司，将这些小分子转化为农民用来保护农作物的生物农药。当时的想法是，不像人造化学物质，蛇毒肽不会告发' t让可能在环境中持续多年残渣，因为他们的目标昆虫的特定类型，它们止跌“ 牛逼伤害鱼类，爬行类，鸟类或哺乳动物。

2018年7月，总部位于密歇根州的Vestaron开始销售其首批衍生自这些多肽的生物农药。该产品名为Spear-T，可杀死蚜虫，螨虫，蓟马和粉虱- 温室种植蔬菜和观赏植物的常见害虫。首席执行官安娜拉斯说，Vestaron计划在未来几年将一系列基于多肽的生物农药推向市场，用于大田作物。

Rath说，该公司也在转向细菌，以帮助扩大其产品的使用地点和方式。它最近将用于产生源自蜘蛛毒液的毛虫杀死肽的基因插入到源自称为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，Bt)的细菌的蛋白质中。当毛虫咀嚼已喷洒产品的叶子时，它们会吃掉一点蛋白质，这会刺破肠道中的小孔，有助于增加杀虫肽的渗透。

植物和真菌

其他研究人员正在努力操纵植物和真菌中的化学物质，以建立更好的生物杀虫剂。

在过去的几十年里，世界各地的农民都使用精油，包括印度楝树油-亚洲印度楝树的提取物-作为杀虫植物。精油，包括印楝，在性质上迅速分解。这使它们对环境友好，但效果不是很好。最近，科学家们开始尝试将这些植物药物包裹在纳米粒子中，这有助于保护活性化合物免于迅速分解- 一个想法，“ S ^成功与人体的一些药品尝试。

真菌是另一种特别有前途的生物杀虫剂来源。“ 他们' 重新在自然界中主要的致病因子， ”马里兰大学的昆虫学家Raymond John St. Leger说。许多人已经进化为寄生特定的昆虫宿主，设计了令人毛骨悚然的方法来完成它们。例如，一些蚂蚁菌类把他们的主人变成僵尸- 感染蚂蚁“ 的大脑，并使其通过蚂蚁的顶部杀死它和释放真菌孢子前移动到一个有利于真菌的生长面积” 的头上。

这种天然特异性是一种福音，因为它意味着科学家可以搜索具有特定宿主范围的真菌 - 圣莱克说，例如，一只可以杀死吸血苍蝇而不是蜜蜂或蝴蝶。

但真菌的工作进展缓慢，因此St. Leger和马里兰大学的博士学位。候选人布莱恩洛维特现在正在研究如何通过基因改造真菌来加快杀灭速度。他们和其他同事已经将蜘蛛和蝎子中的毒液肽基因插入到真菌中。他们“ 已经采取他们的实验非洲，在那里他们” 再在专门修建的，以防止意外释放的外壳以气溶胶的形式检验上引起疟疾的蚊子的效果。

挑战仍然存在

尽管围绕新的生物农药技术存在科学兴奋，但大多数仍未在市场上进行测试。在农业应用中使用时，“ 最重要的是，所有重要的是农民的想法”。金说。

没有一位研究人员认为生物农药是农业或公共卫生应用的完美替代品。

“化学品将在未来很长一段时间内继续发挥作用，”St. Leger说，他认为最近生物农药的创新为害虫管理创造了更多的选择，而不是单一的解决方案。没有一种产品可以提供长期解决方案，因为害虫不断变化。这些生物杀虫剂就像任何其他农药一样容易产生抗药性，所以如果它们没有得到适当的使用并且与其他形式的害虫控制一起旋转，它们 - 作为它们之前的合成物 - 可能会导致难以杀死的害虫。

如果历史告诉我们什么，St。Leger说，害虫管理需要不断创新。