اكتشاف وتاريخ العصوية الممرضة للحشرات
تم اكتشاف العصوية الممرضة للحشرات لأول مرة في عام 1901 من قبل عالم الأحياء الدقيقة الياباني شوجيرو إيشيواتا، الذي عزلها من دودة القز المريضة. وبعد بضع سنوات، في عام 1911، قام عالم الأحياء الدقيقة الألماني إرنست برلينر بعزلها من عثة دقيق البحر الأبيض المتوسط. ومنذ ذلك الحين، أصبحت العصوية الممرضة للحشرات موضوعًا للبحث المكثف نظرًا لقدرتها على مكافحة الحشرات بشكل فعال.
آلية عمل العصوية الممرضة للحشرات
تنتج العصوية الممرضة للحشرات بروتينات بلورية سامة أثناء عملية الإباضة، تعرف باسم “بروتينات Cry” (Crystal proteins) أو “بروتينات دلتا إندوكسين”. هذه البروتينات غير سامة في حد ذاتها ولكنها تصبح سامة بعد ابتلاعها من قبل الحشرات الحساسة. بعد دخولها إلى الجهاز الهضمي للحشرة، يتم تفعيل هذه البروتينات بواسطة إنزيمات الهضم الموجودة في أمعاء الحشرة. تتحول البروتينات إلى سموم نشطة ترتبط بمستقبلات معينة في بطانة الأمعاء، مما يؤدي إلى تعطيل وظائفها الحيوية.
تتسبب السموم النشطة في تكوين ثقوب في جدار الأمعاء، مما يؤدي إلى تسرب محتويات الأمعاء إلى تجويف الجسم (Hemocoel) وبالتالي تسمم الدم. بالإضافة إلى ذلك، فإن تعطيل وظائف الأمعاء يؤدي إلى توقف الحشرة عن التغذية، مما يؤدي في النهاية إلى موتها. يعتمد مدى فعالية العصوية الممرضة للحشرات على عدة عوامل، بما في ذلك نوع بروتين Cry، وتركيزه، ونوع الحشرة المستهدفة، وحالة الحشرة الفسيولوجية.
أنواع بروتينات Cry
توجد العديد من أنواع بروتينات Cry المختلفة، ولكل منها نطاق مختلف من الحشرات المستهدفة. تشمل بعض الأنواع الأكثر شيوعًا ما يلي:
- Cry1Ac: فعال ضد العديد من أنواع حرشفية الأجنحة (Lepidoptera) مثل دودة اللوز الأمريكية ودودة ورق القطن.
- Cry2Ab: فعال ضد حرشفية الأجنحة وبعض أنواع غمدية الأجنحة (Coleoptera).
- Cry3Bb: فعال ضد بعض أنواع غمدية الأجنحة مثل خنفساء جذور الذرة.
- Cry4Aa: فعال ضد بعض أنواع ذوات الجناحين (Diptera) مثل البعوض والذباب.
يتم استخدام هذه الأنواع المختلفة من بروتينات Cry في تركيبات مختلفة من المبيدات الحيوية، مما يسمح بمكافحة مجموعة واسعة من الآفات الحشرية.
استخدامات العصوية الممرضة للحشرات
تستخدم العصوية الممرضة للحشرات على نطاق واسع في الزراعة والبستنة والغابات لمكافحة الآفات الحشرية. تتوفر منتجات العصوية الممرضة للحشرات في مجموعة متنوعة من التركيبات، بما في ذلك المساحيق القابلة للبلل والمستحلبات المركزة والحبيبات. يمكن تطبيقها عن طريق الرش الورقي أو التطبيق على التربة أو استخدامها كطلاء للبذور.
تشمل بعض الاستخدامات الشائعة للعصوية الممرضة للحشرات ما يلي:
- مكافحة الآفات في المحاصيل الزراعية: تستخدم العصوية الممرضة للحشرات لحماية مجموعة واسعة من المحاصيل الزراعية من الآفات الحشرية، بما في ذلك الذرة والقطن وفول الصويا والخضروات والفواكه.
- مكافحة الآفات في الغابات: تستخدم العصوية الممرضة للحشرات لمكافحة الآفات الحشرية التي تصيب الأشجار الحرجية، مثل دودة القز الصنوبرية وعثة الغجر.
- مكافحة الآفات في الحدائق والمنازل: تستخدم العصوية الممرضة للحشرات لمكافحة الآفات الحشرية التي تصيب النباتات في الحدائق والمنازل، مثل اليرقات والديدان والذباب والبعوض.
- مكافحة ناقلات الأمراض: تستخدم العصوية الممرضة للحشرات لمكافحة يرقات البعوض التي تنقل الأمراض مثل الملاريا وحمى الضنك وحمى زيكا.
مزايا استخدام العصوية الممرضة للحشرات
تتمتع العصوية الممرضة للحشرات بالعديد من المزايا مقارنة بالمبيدات الحشرية الكيميائية التقليدية، بما في ذلك:
- السلامة البيئية: تعتبر العصوية الممرضة للحشرات آمنة نسبيًا للبيئة وغير سامة للكائنات غير المستهدفة مثل البشر والحيوانات الأليفة والطيور والنحل والحشرات النافعة.
- السمية الانتقائية: تستهدف العصوية الممرضة للحشرات بشكل انتقائي أنواعًا معينة من الحشرات، مما يقلل من خطر الإضرار بالحشرات النافعة الأخرى.
- قلة المقاومة: بالمقارنة مع المبيدات الحشرية الكيميائية، فإن الحشرات أقل عرضة لتطوير مقاومة للعصوية الممرضة للحشرات.
- التحلل الحيوي: تتحلل العصوية الممرضة للحشرات بسرعة في البيئة، مما يقلل من خطر تراكمها في التربة والمياه.
- الفعالية: تعتبر العصوية الممرضة للحشرات فعالة في مكافحة مجموعة واسعة من الآفات الحشرية.
عيوب استخدام العصوية الممرضة للحشرات
على الرغم من مزاياها العديدة، فإن استخدام العصوية الممرضة للحشرات له أيضًا بعض العيوب، بما في ذلك:
- النطاق المحدود: لا تكون العصوية الممرضة للحشرات فعالة ضد جميع أنواع الحشرات.
- الحساسية للعوامل البيئية: يمكن أن تتأثر فعالية العصوية الممرضة للحشرات بالعوامل البيئية مثل أشعة الشمس ودرجة الحرارة والرطوبة.
- التكلفة: قد تكون منتجات العصوية الممرضة للحشرات أكثر تكلفة من بعض المبيدات الحشرية الكيميائية.
- الحاجة إلى التطبيق المتكرر: قد يكون من الضروري تطبيق العصوية الممرضة للحشرات بشكل متكرر للحفاظ على فعاليتها.
العصوية الممرضة للحشرات والهندسة الوراثية
تم استخدام العصوية الممرضة للحشرات في الهندسة الوراثية لإنشاء محاصيل معدلة وراثيًا مقاومة للآفات الحشرية. يتم إدخال جينات من العصوية الممرضة للحشرات التي تنتج بروتينات Cry في النباتات، مما يجعلها قادرة على إنتاج هذه البروتينات السامة بشكل طبيعي. هذه المحاصيل المعدلة وراثيًا، والمعروفة باسم محاصيل “Bt”، توفر حماية مستمرة ضد الآفات الحشرية، مما يقلل من الحاجة إلى استخدام المبيدات الحشرية.
تعتبر محاصيل Bt مثيرة للجدل، حيث يرى البعض أنها توفر فوائد كبيرة من خلال تقليل استخدام المبيدات الحشرية وزيادة الإنتاجية الزراعية، بينما يعرب آخرون عن مخاوفهم بشأن الآثار المحتملة على البيئة وصحة الإنسان.
اعتبارات تنظيمية
يخضع استخدام العصوية الممرضة للحشرات لتنظيم صارم في العديد من البلدان لضمان سلامة البيئة وصحة الإنسان. تحدد اللوائح كيفية إنتاج منتجات العصوية الممرضة للحشرات وتسويقها واستخدامها. تهدف هذه اللوائح إلى تقليل المخاطر المحتملة المرتبطة باستخدام العصوية الممرضة للحشرات وضمان استخدامها بطريقة مسؤولة ومستدامة.
خاتمة
تعتبر العصوية الممرضة للحشرات أداة قيمة في مكافحة الآفات الحشرية بطريقة صديقة للبيئة. بفضل سلامتها البيئية وسميتها الانتقائية وفعاليتها، أصبحت العصوية الممرضة للحشرات بديلاً شائعًا للمبيدات الحشرية الكيميائية التقليدية. ومع ذلك، من المهم استخدام العصوية الممرضة للحشرات بحذر واتباع الإرشادات التنظيمية لضمان استخدامها بطريقة مسؤولة ومستدامة.