Живые инсектициды

В пятой части нашего путешествия в страну микробов мы познакомились с инсектицидами, при помощи которых человек ведет борьбу с насекомыми - переносчиками болезнетворных микробов, а также с вредителями культурных растений. Но у насекомых есть враги и из мира микробов. Ученых давно привлекала мысль использовать эти "живые инсектициды" для борьбы с вредными насекомыми.

Мечников в 1879 году провел очень интересный эксперимент. Введя в почву споры болезнетворных микробов, он инфицировал личинки насекомых-вредителей (опыт проводился в цветочном горшке). Успешные результаты навели на мысль о широком использовании этих микробов. Через некоторое время И. М. Красильщик основал при Одесском университете специальную лабораторию для выращивания микроскопических грибов, которые могут уничтожать личинки вредителей пшеницы. Так началась история "живых инсектицидов".

В первой половине нашего века эти интересные исследования продолжили другие ученые. При этом были открыты несколько видов микроорганизмов, вызывающих инфекционные заболевания и гибель вредных и опасных насекомых.

Эксперименты по искусственному заражению личинок вредителей давали, как правило, прекрасные результаты. Но при проведении полевых опытов и внедрении метода живых инсектицидов в широкую практику пришлось столкнуться с большими трудностями. Полевые условия предъявили к такого рода живым инсектицидам ряд строгих требований. Культура микроба должна быть высоковирулентной, иначе говоря, даже очень малое число индивидов должно вызывать в теле насекомого инфекцию. Микроорганизм должен иметь в своем жизненном цикле период покоя, когда он не размножается и, не теряя своих вирулентных свойств, хорошо переносит неблагоприятные условия внешней среды (действие ультрафиолетовых лучей, низкую влажность и др.). С такими условиями микроорганизму приходится сталкиваться, например, при опрыскивании микробами деревьев или полевых культур.

Несмотря на эти трудности, были достигнуты определенные успехи. О некоторых случаях применения живых инсектицидов хотелось бы рассказать.

У японского жука (Popillia japonica) известна молочная болезнь, вызываемая бактерией Bacillus popilliae. Для жизненного цикла этой бациллы, как и других бацилл, характерен период спорообразования. Споры хорошо переносят некоторые неблагоприятные внешние условия и через определенный промежуток времени прорастают, превратившись в растущие и размножающиеся вегетативные клетки. Споры микробов B. popilliae распространены в почве, оттуда с пищей они попадают в пищеварительный тракт личинок японского жука. Там споры прорастают, вегетативные клетки бактерий распространяются по всему организму, и личинка через некоторое время погибает. Но в мертвом насекомом снова начинается спорообразование бациллы, и тела личинок становятся опасным источником инфекции. В довоенные годы в США, Австралии и Новой Зеландии благодаря живым инсектицидам были достигнуты хорошие результаты^*.

^* (Биологическим методам борьбы с вредными насекомыми, несомненно, принадлежит будущее, поскольку микробиологические препараты не нарушают естественные биоценозы, не загрязняют биосферу и не представляют опасности для человека. - Прим. ред.)

К числу опасных вредителей полевых культур в Калифорнии относится гусеница, уничтожающая урожай люцерны. Группе сотрудников Калифорнийского университета удалось получить вирус, вызывающий инфекционное заболевание гусениц. В природе этот вирус проявляет свое губительное действие лишь в конце лета, когда гусеницы уже завершают свою вредоносную деятельность. Опрыскивая посевы люцерны вирусной культурой еще в весенние месяцы, можно своевременно уничтожить опасного вредителя и сохранить урожай.

Вирус легко размножается в организме гусениц, образуя множество телец кристаллического типа. После размножения вируса гусеница погибает. Мертвых гусениц высушивают и сохраняют до момента применения; тогда их растирают в порошок и засыпают в сосуд с водой. По имеющимся данным, на 1 га посевов достаточно вирусов, полученных из 12 гусениц. Небезынтересно отметить, что если порошок высушенной гусеницы развести 40 л воды, то в одной чайной ложке суспензии будет содержаться до 20 миллионов кристалликов, а в каждом из них - по нескольку сотен вирусных частиц. Опрыскивание посевов люцерны такой суспензией очень эффективно.

В последние годы немало надежд возлагали на другой живой инсектицид, известный в Чехословакии как турицид. Название этого организма - Bacillus thuringiensis - происходит от названия области (Земля Тюрингия, где 50 лет назад микробиолог Берлинер открыл эту бактерию). Родовое название Bacillus показывает, что мы и здесь имеем дело с микробом, образующим споры. Любопытным свойством этого микроба является то, что одновременно со спорами в его клетках возникают и кристаллические образования (так называемые параспоры), содержащие очень ядовитый токсин (фото 71). Такая клетка с параспорами, попав в пищеварительный тракт насекомого, вызывает его немедленную гибель. Этот токсин белковой природы, в нем обнаружили 17 аминокислот.

Фото 71. Bacillus thuringiensis с кристаллами токсина, убивающего насекомых

Препарат турицид получают, культивируя в промышленном масштабе B. thuringiensis. Микробы быстро размножаются в жидкой питательной среде, и на определенной стадии начинается спорообразование. При этом в клетках продуцируются кристаллы токсина. Питательная среда вместе с культурой микроба и его спорами соответствующим способом концентрируется до известного уровня, и препарат готов к употреблению. Он применяется в виде суспензии, которой опрыскивают полевые культуры, защищая их таким путем от насекомых-вредителей. Токсин действует на слизистую оболочку пищеварительного тракта личинки насекомого. Если вместе с кристалликами токсина личинка проглотит и споры B. thuringiensis, то последние начнут прорастать на поврежденной слизистой оболочке, продуцируя вегетативные клетки, которые быстро размножаются в теле жертвы, и личинка погибает.

В Чехословакии турицид вырабатывается в количествах, достаточных для его применения в промышленных масштабах. Много работают над внедрением этого препарата в практику и в других странах. На фото 72 представлены результаты применения турицида в овощеводстве.

Фото 72. Цветная капуста, обработанная (а) и необработанная (б) турицидом