01.09.2017
31.08.2017
08.08.2017
14.07.2017
06.07.2017
19.06.2017
19.06.2017
19.06.2017
15.06.2017
12.06.2017
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов
 20.06.2014

1. Определение синергизма и антагонизма

Термин «синергизм» не всегда используется единообразно. Он происходит от греческих слов syn ergos и означает «работать вместе». Большинство работ по синергизму касается синергизма инсектицидов, т. е. сочетаний двух инсектицидов или инсектицида с нетоксическим веществом. Если последнее способно усиливать действие токсиканта, оно называется синергистом, если ослабляет токсический эффект — антагонистом (от греческого слова antagonizesthai — сопротивляться). Этот же способ различения можно использовать при описании совместного действия микроорганизмов и нелетальных доз инсектицидов. Ho в этом случае отсутствующий (непроявляющийся) синергизм и антагонизм иногда не удается различить на основании простого учета смертности.
Положение ясно и в тех случаях, когда комбинируют два инсектицида, например фосфорорганических. Поскольку оба агента могут воздействовать на одно и то же звено в организме насекомого, например на ацетилхолинэстеразу, молекулы одного соединения могут замещать молекулы другого. Если между двумя типами молекул нет взаимодействия, возможен аддитивный эффект, когда комбинация половины ЛД50 каждого компонента дает такой же эффект, как ЛД50 каждого из соединений. Действие слабее аддитивного указывает на антагонизм, а более сильное — на синергизм. Однако если микроорганизм комбинируется с летальной дозой инсектицида, то вряд ли можно ожидать что инсектицид будет поражать то же звено в организме насекомого, что и микроорганизм. Если предположить полностью независимое действие обоих агентов, то при сочетании половинных ЛД50 каждого из них смертность может оказаться гораздо ниже или выше 50%, в зависимости от наклона соответствующих кривых. С другой стороны, сочетание двух ЛД50 всегда приводит к 75% смертности. В этом случае не имеет даже значения, одновременно или нет действуют два независимых компонента. Независимое действие напоминает положение, создающееся в опыте, где испытывается патоген или инсектицид и наблюдается также естественная смертность. Последнюю можно рассматривать как независимую замену одного из двух компонентов исследуемой комбинации. Поэтому применимость формулы Эббота может служить пробой на независимость действия. Объединенное действие микроорганизма и независимо действующего химического вещества можно вычислить, если известно действие каждого из агентов в отдельности. Достоверно более слабое действие указывает на антагонизм, а достоверно более сильное — на настоящий синергизм. Положительный эффект от объединения независимого действия двух агентов — чисто случайный и достигается только потому, что оба агента вызывают один и тот же эффект, т. е. смерть. Поэтому независимое действие не представляет истинный синергизм. Однако ради упрощения и в практических целях независимое действие в этой главе будет рассматриваться как элементарная форма синергизма (подобно тому, как комменсализм можно считать простейшей формой симбиоза).
2. Эффект доза-смертность

а) Синергизм. Теоретически совместное действие (если оно имеет место) двух различных агентов, например микроорганизмов и летальных доз инсектицидов, может выражаться в форме независимого синергизма. Более высокие уровни его, т. е. усиление действия микроорганизма инсектицидом, вероятно, ограничиваются определенными пределами доз токсиканта. Пример на рисунке 24 иллюстрирует действие сочетания вируса ядерного полиэдроза пяденицы Idaea (Sterrha) seriata с пероральным введением ДДТ. В этих комбинациях низкие дозы ДДТ, до 2 мг/кг, не влияли на смертность. Ho при концентрации 5 мг/кг действие было более чем аддитивным. При 10 мг/кг синергическое действие ослабевало, но все еще было сильнее, чем можно было бы ожидать от независимого действия. Зависимость от дозы можно еще лучше доказать на примере комбинированного действия Bacillus thuringiensis (ВТ) и ДДТ на гусениц 6-го возраста совки Agrotis ipsilon (рис. 25). На графике видно, что только ВТ оказывает слабое патогенное действие на этот вид совки. Однако сочетание малой дозы ВТ со сравнительно малой дозой ДДТ давало хороший синергический эффект (комбинация I). Синергизм был менее выражен при более высокой концентрации ВТ (комбинация II), но усиливался при повышении концентрации ДДТ (комбинация III). На других стадиях развития аналогичные комбинации могут вызвать явный антагонизм (комбинация IV, табл. 31). Другой пример будет приведен ниже.
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов

б) Антагонизм. 1) Заметный антагонизм. В тех случаях, когда микроорганизмы сочетают с инсектицидами, часто наблюдается антагонизм. В простейшем случае он представляет следствие несовместимости микроорганизма и инсектицида. В отношении бактерий и грибов это легко проверить в лаборатории. Несовместимость вызывает антагонизм, усиливающийся с увеличением дозы токсиканта, и синергизм может полностью отсутствовать. Однако, если насекомое гораздо более чувствительно к действию токсиканта, чем микроорганизм, независимое действие может проявиться при летальных дозах, а настоящий синергизм — при нелетальных. Это хорошо иллюстрируется данными Шехуриной, обрабатывавшей клопа-вредную черепашку Eurygaster integriceps культурой гриба Beauveria bassiana. Хотя только гриб приводил к 22,5%-ной смертности в сочетании с нелетальными и слаботоксичными дозами вофатокса (смесь метилпаратиона и паратиона), от которых смертность клопа не превышала 0,9%, действие гриба усиливалось более чем втрое (73,7%). Однако в сочетании с летальной дозой инсектицида, вызывающей без гриба гибель 46,2% хлопов, уничтожалось лишь 32,6% клопов. Как указывают Дилиманов и Ангелова, этот антагонизм частично обусловлен несовместимостью В. bassiana с метилпаратионом. Поскольку смертность при этом сочетании снизилась до менее 46,2%, результаты Шехуриной могут быть объяснены взаимной несовместимостью; токсикант подавлял активность гриба, который, в свою очередь, обезвреживал инсектицид.
Хотя указанный антагонистический эффект и можно объяснить таким образом, существуют и другие механизмы. Шнайдер и Бенц (неопубликованные данные) сочетали действие вируса гранулеза Zeiraphera diniana с нелетальными дозами нирозана (тетранитрокарбазол) и установили антагонизм при самой низкой дозе инсектицида, которого не было при концентрации в 4 раза более высокой (рис. 26).
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов

II) Гормолигозис. Антагонистическое действие, показанное на рисунке 26, могло быть обусловлено гормолигозисом. Лакки показал, что нелетальные дозы инсектицидов могут стимулировать рост сверчка Acheta domesticus. Шнайдер и Бенц не смогли подтвердить гормолигантную природу нирозана в организме Z. diniana, но установили, что нелетальные концентрации этого инсектицида и дерриса достоверно и воспроизводимо снижали естественную смертность I. seriata (соответственно в 3 и 2 опытах). С другой стороны, нелетальные дозы карбарила (севина) снижали смертность гусениц Z. diniana при наивысшей плотности природных популяций. На I. seriata карбарил такого действия не оказывал.
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов

III) Незаметный (скрытый) антагонизм. Антагонистическое действие может иметься, но не всегда выявляется. Хорошим примером служит сочетание вируса гранулеза Z. diniana с нелетальными концентрациями дерриса. В этом случае только вирус и все применявшиеся комбинации вызывали примерно 84%-ную общую смертность (рис. 27), т. е. ни синергизм, ни типичный антагонизм обнаружены не были. Однако исследование мертвых личинок показало отрицательную корреляцию между гибелью, вызванной острым вирусным заболеванием и дозой инсектицида. Повторение опыта дало такие же результаты. Очевидно, от 2/3 до 3/4 потенциальной продукции вируса терялось, возможно, потому, что хозяева погибали раньше, чем формировались вирусные капсулы. То же было обнаружено в двух опытах, в которых большую дозу вируса ядерного полиэдроза I. seriata сочетали с перорально введенными нелетальными и высоколетальными концентрациями ДДД (рис. 28).
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов

в) Выявление антагонизма. Шнайдер и Бенц сочетали дозу вируса полиэдроза I. seriata, вызывающую 83%-ную смертность гусениц, с точечным нанесением разных доз ДДД. Сочетание с нелегальными и слаболетальными дозами инсектицида вызывали скрытый антагонизм, упоминавшийся выше (рис. 29). При ДДД 40 мг/кг смертность от острого вирусного заболевания снизилась до 56%. Однако летальная доза токсиканта — 50 мг/кг, которая сама по себе приводила к 61%-ной смертности, повысила общую смертность до 97% и частоту встречаемости острого вирусного заболевания до 80%. Результаты этих пяти отдельных опытов показывают, что ДДД при низких дозах был антагонистом вируса, но при наивысших дозах антагонизм исчезал. Очевидно, при дозах выше 40 мг/кг антагонизм сменялся независимым действием. Следует отметить, что сочетание того же вируса с тем же инсектицидом может привести к настоящему синергизму.
Антагонистическое отношение можно вывести также из результатов Шехуриной, которая обрабатывала личинок 5-го возраста Eurygaster integriceps препаратом В. bassiana в сочетании с относительно низкими дозами ДДТ. Инсектицид действовал антагонистически, пока смертность от токсиканта не превышала 40%. Ho при ЛД80 ДДТ в сочетании с грибом вызывал в лаборатории 100%-ную смертность, т. е. синергизм.
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов

3. Одновременное и последовательное применение

Одна и та же доза инсектицида может производить совершенно разное действие, если она применяется в разное время после заражения. Шнайдер и Бенц установили, что доза 0,1 %-ного нирозана, примененная в определенный день против гусениц I. seriata, вызвала 92%-ную смертность, а при обработке на 9 дней позже только 29%-ную смертность (рис. 30). Применение этой дозы инсектицида одновременно с ЛД75 вируса полиэдроза I. seriata вызвала сильный открытый антагонизм. Этот антагонизм практически исчезал, если инсектицид применяли через 6 дней после заражения. Результатом применения нирозана через 9 дней после заражения была 96%-ная смертность. Поскольку обработка в этот день только инсектицидом уничтожила бы лишь около 30% гусениц, мы можем теоретически говорить о синергизме (субаддитивный синергизм, см. табл. 30), хотя такой же результат можно было получить, применив только инсектицид на 9 дней раньше.
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов

На рисунке 28 было показано, что одновременное применение относительно высокой дозы того же вируса и определенных концентраций ДДД вызывает скрытый антагонизм. Этот антагонизм намного ослабевает, если токсикант применяют через 3—9 дней после заражения. Больше того, в опыте с заражением гусениц относительно низкой дозой вируса его подавления не происходило, если через 6 дней после заражения проводили обработку 0,1%-ным или 0,4%-ным ДДД (рис. 31, а). Помимо этого, если те же дозы ДДД применяли через 9 дней после заражения, частота встречаемости вируса заметно повышалась как результат синергизма. Однако такие результаты трудно воспроизвести. На рисунке 31, б приведены результаты опыта, повторенного через несколько недель. В этом случае обе концентрации инсектицида оказывали сильное антагонистическое действие, если их применяли через 6 дней после заражения. Частичный, хотя и менее ясно выраженный синергизм наблюдался после одновременного применения более высокой дозы ДДД, а более низкая его доза действовала синергически при обработке через 9 дней после заражения; объяснить эти результаты довольно трудно.
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов

Жирардо и Митчелл заражали гусениц металловидки Trichoplusia ni уменьшенной дозой вируса ядерного полиэдроза (около 50 полиэдров на гусеницу), вызвавшей гибель менее 10% особей. Они не могли понизить ЛД50 эндрина, эндосульфана или трихлорфона, если инсектициды применялись одновременно с вирусом, но когда эндрин и эндосульфан применяли через 24, а трихлорфон — через 48 ч после заражения, все ЛД50 сильно снижались.
4. Смертность-время

Шнайдер и Бенц комбинировали ЛД90 вируса гранулеза Z. diniana с ЛД50 нирозана. И вирус, и его сочетание с инсектицидом вызывали 90%-ную смертность, т. е. меньшую, чем можно было ожидать при независимом действии. Однако, хотя кривые зависимости смертности от времени были почти идентичны для вируса и для инсектицида, время до гибели заметно сокращалось при сочетании обоих агентов (рис. 32). Таким образом, хотя совместное действие вируса и нирозана указывало на антагонизм в отношении уровня смертности, можно было утверждать наличие синергизма в отношении сроков гибели. В течение до восьми дней после обработки этот синергизм был больше, чем аддитивным. Для сочетаний вируса ядерного полиэдроза I. seriata с ДДТ и ДНОК такой синергизм установлен не был.
Теоретические аспекты синергизма микроорганизмов