БИОПРЕПАРАТЫ
КАК АЛЬТЕРНАТИВА ХИМИИ
Лаборатория патологии насекомых Института систематики и экологии животных занимается изучением насекомых, их физиологии, биохимии, их болезней, систем защиты против различных заболеваний, самих патогенов, вызывающих эти заболевания, и разработкой на их базе бактериальных, грибных и вирусных препаратов для ограничения численности насекомых-вредителей сельского хозяйства и леса. Об исследованиях в этой области нашему корреспонденту Валентине САДЫКОВОЙ рассказывает зав. лабораторией, доктор биологических наук Виктор ГЛУПОВ.
 |
|
— Лаборатория наша многопрофильная. У нас есть микологи — ученые, которые изучают грибы, поражающие насекомых, есть бактериологи, изучающие бактерии, в основном кристаллообразующие, на основе которых создано более 80 % всех биопрепаратов в мире; вирусологи, которые занимаются изучением вирусных заболеваний насекомых. У нас есть повод гордиться — в список разрешенных препаратов для применения на территории Российской Федерации входят три наших: против шелкопряда монашенка, сибирского шелкопряда и рыжего соснового пильщика. Эти вирусные препараты используются в практике, но производятся только у нас в лаборатории. В получении вирусных препаратов есть определенная специфика — их можно нарабатывать только на самих насекомых или в культуре ткани. А это очень трудоемкий процесс, ручная работа: летом насекомых нужно собрать в естественных условиях, заразить их вирусом, который размножится в организме, а зимой в лаборатории этот вирус выделить из погибших насекомых и на его основе наработать биопрепарат. По стоимости вирусные препараты приравниваются к химическим. Вирусы используются в основном в борьбе с лесными насекомыми-вредителями, например, с непарным шелкопрядом. В прошлом году он поразил березовые леса Омской и Новосибирской областей, и администрация области обращалась к нам за прогнозом его численности и помощью по подавлению очагов размножения насекомого. В этом году планируется с нашей помощью предпринять ряд защитных мероприятий против шелкопряда.
Бактериологи изучают широкий видовой спектр бабочек и кровососущих насекомых, чувствительных к различным бактериям. Только один пример. Мы нашли несколько гнезд американской белой бабочки с погибшими гусеницами на юге Казахстана, выделили из них бактерию, вызвавшую их гибель. Она оказалась аналогичной той бактерии, на основе которой изготавливается наш российский биопрепарат лепидоцид. Бабочка эта — полифаг, практически всеядна, питается листьями клена, тополя и других видов деревьев. Считается серьезным вредителем, особенно на юге, в курортной зоне, где запрещено использование химических препаратов. И там вся надежда на биологические средства защиты зеленых насаждений.
Актуальным направлением становится поиск бактерий, способных поражать малярийных комаров. Малярийные комары есть в Западной Сибири, в том числе и в Новосибирской области, на Алтае. Они очень похожи на обычного комара-пискуна. Отличие в том, что когда малярийный комар садится на что-нибудь, то приподнимает брюшко, а обычный держит его параллельно поверхности или даже немного опускает. Кроме того, у малярийного комара на крылышках есть несколько темных пятнышек. У нас в области случаи заболевания малярией пока завозные. Но колоссальный поток гастарбайтеров из Средней Азии — носителей возбудителей малярии — может привести к формированию местных очагов болезни. В 20-х годах прошлого столетия малярия у нас была массовым заболеванием — в Новосибирске ежегодно регистрировалось до 500 человек, в Барнауле до 1500.
В 2003 году на юге России, в районе Прикаспия, в Волгоградской области было зарегистрировано около тысячи человек, заболевших малярией. Основные же очаги малярии в сопредельных с РФ странах — это Узбекистан, юг Киргизии, Таджикистан. Это так называемая трехдневная малярия, смертельной опасности она не представляет, но приятного все равно мало.
— А к малярии иммунитет не вырабатывается?
— Нет, к малярии иммунитет не вырабатывается, нет и вакцины — человек может болеть сколько угодно раз. А по данным ВОЗ ежегодно от тропической лихорадки (малярии) умирают до 3 млн человек. Особенно восприимчивы к ней дети. У нас тропической малярии не может быть, регистрировалось только несколько завозных случаев в московских аэропортах. Мы с малярией пока не работаем, но интерес к малярийному комару есть. Нас интересуют наиболее вирулентные патогены против малярийных комаров.
Еще один кровососущий объект исследования — иксодовый клещ, носитель вируса энцефалита. Группа В. Бахваловой занимается этими исследованиями совместно с сотрудниками Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН более двадцати лет. Выполнена уникальная работа по изучению циркуляции вирусов в природных условиях, выявлена роль мелких млекопитающих в циркуляции вируса в природных очагах.
— А энцефалитным клещам нельзя какой-нибудь вирус или грибок подбросить?
— Есть некоторые виды энтомопатогенных грибов, которые способны поражать клещей, но клещи рассредоточены на больших территориях, обработать которые проблематично.
Наши коллеги из Санкт-Петербурга занимаются исследованиями простейших, которые вызывают у клещей болезнь микроспоридиоз, но, зная повадки этого паразита, трудно представить способ, как его заразить. А наработать препарат в большом количестве — он, как и вирус, размножается только в живых клетках — очень сложно.
С распадом СССР была разрушена уникальная система по контролю различных очаговых заболеваний: энцефалита, чумы, малярии, туляремии и т.д. Эта система позволяла на громадной территории, где были представлены районы с различными природными условиями и с большим количеством природных очагов заболевания, проводить контрольные мероприятия, мониторинг, вовремя предпринимать карантинные меры.
— То же самое со вспышками и нашествием насекомых-вредителей — саранчовыми и колорадским жуком?
— Да, с насекомыми-вредителями мониторинг в пограничных с нами среднеазиатских республиках не проводится, поэтому в любой год можно ожидать нашествия, например, саранчи. Против саранчовых, в основном, используются химические препараты, а если учесть, что обрабатывать приходится колоссальные площади, особенно в период массовых вспышек, то последствия для природы и человека просто катастрофические.
— А биологические препараты против них есть?
— Альтернатива химии — как раз биологические препараты. Президиум СО РАН поддержал интеграционный проект, направленный на поиск новых высокоактивных патогенов, бактерий и грибов и поиск различных активаторов этих патогенов, развитие и внедрение имеющихся биопрепаратов для контроля численности насекомых. Проект международный, в нем задействованы наш институт, НИОХ (группа под руководством д.б.н. Р. Салахутдинова) и институт Республики Казахстан КазНИИЗР (руководитель ак. А. Сагитов).
У нас уже есть наработки, которые были получены в рамках другого интеграционного проекта СО РАН. В результате исследований был обнаружен ряд соединений, которые способны повышать активность энтомопатогенных грибов.
В настоящее время биопрепараты, например, американский препарат «Гринмускул», в основном, применяют в парниковых хозяйствах, но эффективность его в природных условиях не очень высока, хотя его рекомендуют использовать против саранчовых.
Главное достоинство биологических препаратов в том, что они практически безопасны, влияние их на окружающую среду минимально. Все микроорганизмы, на основе которых созданы препараты — компоненты природной среды. Когда мы вносим гриб или бактерию в природу, то через год этот штамм можно там и не найти, хотя мы заинтересованы, чтобы хоть какое-то количество оставалось для того, чтобы поддерживать равновесие. Но возникает очень интересная ситуация — если существует мишень для вируса или гриба, он благоденствует, как только насекомое-хозяин исчезает, пропадает и патоген.
Среди микроорганизмов есть такие, которые обладают абсолютной выборочностью, например, вирусы. Они поражают только один вид животных. Есть те, которые поражают определенное семейство или отряд, или ряд семейств из этого отряда, например, бактерии. То есть среди микроорганизмов существует определенная специализация. Кроме того, их активность зависит от климатических условий. Cовместно с Всероссийским институтом защиты растений (Санкт-Петербург) мы получили данные, что грибы, выделенные из саранчовых, в сухих условиях обладают повышенной активностью ко многим саранчовым и очень хорошо переносят условия засушливости. А когда мы привезли грибы, выделенные из насекомых, обитающих в условиях влажных лесов Дальнего Востока, гриб оказался в наших условиях менее активным — до 40 % с трудом дотягивал.
— Гриб, с которым вы работаете, поражает только саранчу?
— Этот гриб был открыт еще в 1887 г. И. Мечниковым, а другой первопроходец в науке, энтузиаст И. Красильщик близ Киева создал первую в мире биологическую станцию, где в течение 25 лет производился в большом количестве биопрепарат. Финансировали производство русские промышленники. Этот гриб способен поражать различные группы насекомых. Просто штамм, выделенный из определенного насекомого, более специфичен к нему, но может зацепить и другое насекомое.
— А колорадского жука?
— В принципе, этому грибу нужен хитин, но хитин в кутикуле насекомых покрыт слоем из жирных кислот и восков. Вот эта композиция и будет определять на первых этапах чувствительность насекомого к грибу. Поэтому колорадский жук тоже восприимчив, только в меньшей степени, поскольку мы используем штаммы, активные против саранчи.
— А испытания будущих препаратов проводятся в лабораторных условиях?
— Поиск более-менее активных форм проводится в лаборатории. Мы очень много штаммов выделяем, прежде чем найдем подходящий — ведь к нам попадает материал, начиная от Вьетнама и заканчивая Киргизией. Очень много рутинной работы. После предварительных опытов проводятся полевые испытания. Например, по колорадскому жуку лабораторные испытания мы проводим в институте, а полевые — в Казахстане, там наши казахские коллеги имеют опытные поля.
У нас сейчас такой интересный консорциум сложился — к исследованиям на базе нашей лаборатории мы привлекаем не только специалистов смежных институтов СО РАН, но и коллег из других городов, например, из Всероссийского института защиты растений (Санкт-Петербург). В этом году мы все собираемся на полигоне в Казахстане, там работает теперь международный коллектив.
— В Казахстане заинтересованы в совместной работе с российскими учеными?
— Академия наук Казахстана очень заинтересована в нашем сотрудничестве. У них период реформирования проходил очень болезненно, они растеряли своих специалистов, и когда мы сказали, что у нас грядет реформирование, они хором ответили: «Вам что, делать нечего? Посмотрите на нас, неужели наш пример ничему не учит? У нас институт еле дышит: нет специалистов. Мы только на вас ориентируемся». Они приглашают нас на конференции, для чтения лекций, включают в свои советы. Заинтересованность большая, но финансовая поддержка ученых там меньше, чем у нас. Пока мы в лучших условиях, но несколько лет назад мы были и в лучших условиях, чем китайцы, но они нас уже обогнали…
— Виктор Вячеславович, а планы на будущие какие у вас?
— Планов много. Мы работаем по грантам СО РАН, РФФИ нас поддерживает. Есть небольшая международная поддержка — постдоковская, поездки на конференции.
Мы будем продолжать интеграционную деятельность, привлекать специалистов из смежных областей. Именно в результате комплексных исследований у нас получаются не просто интересные, а прорывные результаты. В частности, мы более десяти лет работали по свободному радикальному окислению с замечательной группой из НИОХ под руководством И. Слепневой. Мы смогли ответить на многие вопросы, которые были до этого просто закрыты, например, по иммунитету насекомых. Эту тему мы будем продолжать.
У нас половина лаборатории — молодежь, и мы ее по возможности отправляем на стажировку. Двое проходят стажировку в Финляндии, работают в совместном проекте по лесным вредителям. Финны были удивлены уровнем их подготовки и предложили им сразу постдока, но мы решили, что эксперименты они будут проводить у нас, а ряд собранных образцов обрабатывать у них, используя оборудование, которого у нас нет.
Будем продолжать работы и по сибирскому шелкопряду, и по колорадскому жуку, и по саранчовым. Но хотелось бы, чтобы наши результаты приносили пользу государству. Ведь мы же на службе государственной, а часто даже не можем зарегистрировать свои препараты — нет денег. Нам готовы пойти навстречу бизнесмены, но они спрашивают, кто будет потреблять эти препараты? И когда говоришь, что, в основном, государство — разговор заканчивается. Хотя во всем мире все бьются за государственные заказы. А у нас считается — пустой номер. И, что самое обидное — они правы. То часть денег задержат, то сроки сдвинут, а в природе все строго регламентировано — все, что связано с вредителями, надо грамотно и в срок проводить.
Взять ту же саранчу. Если наладить службу мониторинга и вовремя вносить биопрепараты, то можно избежать очередных нашествий, когда на борьбу уйдет куда больше денег. Да и неизвестно, дойдут ли эти деньги до потребителей. Нужна система и грамотная государственная политика, направленная на конкретные национальные программы. Не просто «поднять сельское хозяйство», а, например, «национальная программа по саранче» с конкретными исполнителями. Результат можно будет оценить: нет саранчи, значит, результат есть. И инфляция от этого не вырастет.
То же самое и с поддержкой науки — вложите побольше денег в РФФИ или дайте на оборудование, что, от этого рубль упадет? Нет, конечно. Вот это и будет реальным вкладом в модернизацию и реформирование отечественной науки.
Фото В. Новикова
Коллаж В. Бякина
стр. 3
|
