04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
08.08.2017
14.07.2017
06.07.2017
19.06.2017
19.06.2017
Общие исследования патогенов Bacillus thuringiensis (ВТ)
 21.06.2014

Ведущим и наиболее изученным организмом среди микробиологических инсектицидов является В. thuringiensis, которому посвящено несколько глав этой книги. Мы несколько подробнее остановимся на указанных в этих главах задачах научных исследований, потому что это даст лучшее представление о том, как много еще предстоит сделать.
Применяя ВТ в полевых условиях, препарат необходимо защищать от действия ультрафиолетового, излучения и неблагоприятной погоды. Обработку нужно вести так, чтобы обеспечить хорошее покрытие листьев, особенно с нижней стороны, потому что препарат эффективен, только если он проглочен насекомым, и сильнее всего действует на молодых личинок. Следует искать синергистов для ВТ среди безвредных химикатов.
Интенсивное изучение генетики может привести к улучшениям как выхода спор и кристаллов, так и их активности. Поскольку различные бактериальные штаммы эффективны против разных вредителей, можно было бы объединить желательные инвазионные свойства спор и токсические свойства кристалла в одном штамме для борьбы с конкретным вредителем, можно также вывести несколько суперштаммов, действующих против комплексов видов вредителей. Нужно искать или создавать штаммы для борьбы с видами вредителей, считающихся в настоящее время невосприимчивыми или слабовосприимчивыми; о возможности этого говорит открытие серотипа 5, разновидности (galleriae), особенно активной против G. mellonella, считавшейся ранее лишь слабовосприимчивой к ВТ. Необходимо расширять наши знания таких генетических средств, как бактериофаги и трансформация. Нет никаких оснований для удаления спор из промышленных препаратов, за исключением случаев применения их против бабочек—вредителей запасов; скорее следует улучшать свойства спор, синергизирующие кристалл и облегчающие заражение с тем, чтобы они действовали также против видов вредителей, считающихся в настоящее время восприимчивыми главным образом к кристаллам.
Наиболее важно фундаментальное изучение кристалла, инертного протоксина. Можно ли высвободить токсические молекулы из кристалла и использовать их более эффективно? Физические данные говорят о замечательном сходстве расположения молекул в кристаллах различных разновидностей бактерий. Субъединицы, имеющие форму гантелей и молекулярный вес порядка 200 000, расположены симметрично, как в четырехходовом винте. Анализы с использованием ультрацентрифуги показали, что в щелочных растворах кристаллов молекулярный вес самых крупных молекул равен примерно 200 000, хотя еще неясно, не представляют ли они реагрегации более мелких молекул (40 000), о которых сообщали другие исследователи. Эти растворы содержат также молекулы с молекулярным весом около 10 000, т. е. имеющие размеры отдельных полипептидов. Необходимо точнее определить эти молекулы и их значение. Большинство их оказалось токсичным при их поглощении, но нужно больше данных об их токсичности при инъекции в полость тела. Эти молекулы необходимо очень тщательно сравнить с антигенными молекулами, полученными путем ферментативного гидролиза с молекулярным весом от 200 000 до 5 000, т. е. до размера пептидов. Молекулы весом от 40 000 до 5 000 были токсичны при инъекции.
Имеются данные, что в ряде разновидностей ВТ содержится один и тот же токсический антиген и что токсичность некоторых разновидностей обусловлена главным образом уникальным токсическим антигеном. На молекулах можно было бы разместить ряд различных токсических пептидов в разных сочетаниях или, возможно, один токсический в разных количествах неспецифически абсорбировать в различных полипептидах или белках. Выделение одного или нескольких пептидов и полипептидов и знание рядов аминокислот, сообщающих токсичность, сильно облегчило бы изучение генетики, механизма действия и механизма устойчивости к кристаллу.
Лучшему пониманию этих и других вопросов способствовало бы объяснение механизма освобождения токсических молекул из протоксина в ряде видов хозяев с различной восприимчивостью. Трипсин и химотрипсин, так же как и ферменты из Pieris brassicae и Bombyx mori, освобождают из кристалла вещества, токсичные для тех чешуекрылых, которые восприимчивы к целому кристаллу. Мельничная огневка, Ephestia kuehniella, сравнительно устойчива к целому кристаллу, но восприимчива к гидролизатам кристалла, вводимым перорально или путем инъекции. Насколько эти гидролизаты стабильны и токсичны для насекомых из других отрядов и (или) для позвоночных? Чрезвычайно интересные исследовательские возможности могут открыться при поисках ядов, специфичных для вредителей. Поскольку конечные токсические молекулы могут быть токсичными только для поглощающих их насекомых, будут ли они относительно безвредными для микробиологических агентов и для поглощающих их позвоночных и в то же время способными подавлять комплексы вредителей из разных групп насекомых? Можно ли будет в конечном счете синтезировать их?
Чрезвычайно важно лучше изучить механизм действия конечных токсических молекул в организме насекомого. Было доказано повреждение эпителия средней кишки у бабочек. Недавно было установлено, что продукты гидролиза кристаллов блокируют нервную проводимость в синапсах тараканов. Какова же относительная важность этих механизмов действия?
Необходимо глубже изучить основу механизма устойчивости позвоночных к кристаллу. Полагают, что в кишечнике позвоночных нет должного сочетания растворителей и ферментов для освобождения токсических молекул из протоксина, и что если бы они даже освобождались, то пепсин и кислая реакция желудка разрушили бы кристаллический белок в самом начале пищеварительного тракта. Это требует подтверждения и, кроме того, изучения последствий инъекции позвоночным продуктов ферментативного гидролиза кристалла.
Изучение экзотоксина связано с иными возможностями. Его химическая природа в основном известна, и детали, которые осталось выяснить, покажут, представляет ли он собой одно химическое соединение или семейство крайне сходных соединений. Он токсичен для мышей при инъекции, но гораздо менее токсичен перорально: необходимо точно определить пероральную ЛД50 для ряда видов позвоночных. Интересно выяснить молекулярную основу вызываемых им нарушений линьки и метаморфоза насекомых, поскольку это не единственный яд, вызывающий деформации. Возникновение уродств наблюдается при введении экзотоксина через рот, но не при инъекции. Экстраполировать на млекопитающих данные, полученные на насекомых, было бы рискованно, но безусловно нужно тщательно исследовать возможность тератогенного действия экзотоксина на млекопитающих. Необходимость такого исследования доказывает одно наблюдение, которое, хотя и косвенно, имеет отношение к данному вопросу. Установлено, что антибиотик хромомицин, который, как и экзотоксин, подавляет фермент РНК — полимеразу, вызывает уродства у асцидии Ciona intestinali.
Из этого обзора необходимых исследований ВТ как микробиологического инсектицида ясно, что для решения проблем, возникающих при практическом использовании бактерии, нужны полевые опыты, соответствующие лабораторные исследования с тем, чтобы найти новые подходы и накопить больше основной информации.