从真菌、蜘蛛和其他天然杀虫剂中寻找毒性较低的合成杀虫剂替代品

在20世纪40年代，科学家发现合成的化学化合物，包括DDT，氯丹的杀虫性质和林丹。这种产品生产成本低廉，而且在保护农作物和抗击虫媒疾病方面非常有效。但到了20世纪60年代，很明显这些化学物质在环境中积累起来，它们在最初使用后可以在自然中存留很长时间。更重要的是，许多是有害的鸟类，鱼类，爬行动物和哺乳动物。

蕾切尔·卡森(Rachel Carson) 1962年出版的启示性著作《寂静的春天》(Silent Spring)揭示了这一点，但科学家们已经开始寻找毒性更小的害虫控制方法。加州大学伯克利分校和加州大学河滨分校的研究人员在1959年定义了后来被称为综合害虫管理(IPM)的原则——一种对环境敏感的方法，依靠多种工具的组合来控制昆虫和其他害虫。今天，生物杀虫剂是IPM工具箱的一部分。

生物农药是从提供给人造化学物质毒性较低的替代自然界中发现的物质制成的农药。作为一类，他们已经使用了很长的时间，但最传统的生物农药一直无法与成本和效益合成农药的竞争。世界各地的研究人员正在努力改变这种通过操纵化学物质的植物，动物，细菌和真菌中发现的。他们发现利用大自然的武器库中建立更好的生物农药，从而减少对环境较为不利病虫害防治需要新的方式。

利基市场

很多周围的生物农药的开拓性研究集中在昆虫信息素 - 化学物质，昆虫用来彼此沟通吉姆 - Seiber，食品科学和环境毒理学的加州大学戴维斯分校名誉教授说。当对作物喷雾或用作诱饵陷阱使用这些化学品以改变昆虫的行为，例如，工作在一定程度上，但几乎没有以及合成的杀虫剂。“大多数人都喜欢立竿见影的效果，” Seiber说。“你可以喷洒DDT，看到了死虫那里，指望他们。你不能得到与生物农药那些相同的结果。”

结果，生物农药成为利基市场，今天约占3%的份额全球每年的市场对农药。不过，也有一些商业上的佼佼者。例如，广受欢迎的杀虫剂spinosad就是从20世纪80年代在一个废弃的朗姆酒酿酒厂发现的一种土壤细菌中提取出来的。

大多数人喜欢立竿见影的效果。你可以喷DDT，看到了死虫那里，指望他们。你不能获得与生物农药那些相同的结果。

到了90年代，科学家们记录增加与合成纤维的问题。有些人被如此广泛的是昆虫进化性使用。生物化学格伦国王转向蜘蛛一个潜在的解决方案。

“蜘蛛是专业的昆虫杀手，”澳大利亚昆士兰大学教授金说。蜘蛛、蝎子、蛇和其他掠食性动物的毒液含有一种被称为多肽的生物活性化合物。这些小分子以不同的方式杀死猎物。一些影响神经系统。其他伤害的细胞和损伤生物体组织在身体的其他部位。有些是针对特定的猎物。

当时的想法是，不像人造化学物质，蛇毒肽不会离开，可以在环境中持续多年残留物，因为他们有针对性的特定类型的昆虫，他们不会伤害鱼类，爬行类，鸟类或哺乳动物。金在澳大利亚蓝山漏斗网蜘蛛的毒液中发现了一些分子，这些分子可以杀死某些昆虫，但不会伤害其他昆虫或脊椎动物。2005年，他创办了一家名为Vestaron的生物技术公司，将这些小分子转化为生物杀虫剂，供农民用来保护他们的作物。他们的想法是，与人造化学物质不同，毒液肽不会在环境中留下可以存留多年的残留物，而且因为它们针对的是特定类型的昆虫，所以不会伤害鱼类、爬行动物、鸟类或哺乳动物。

今年7月,总部设在Vestaron开始销售从这些肽获得了它的第一个生物农药。矛-T杀死蚜虫，螨类，蓟马和粉虱 - 温室生长的蔬菜和观赏植物的害虫常见。CEO安娜·拉特说Vestaron计划给市场带来一个家庭肽类生物农药，在未来几年对大田作物的使用了。

Rath说，公司还利用细菌来帮助扩大产品的使用范围和使用方式。该公司最近将一种从蜘蛛毒液中提取的杀死毛虫的肽的基因插入到一种从细菌中提取的蛋白质中苏云金芽孢杆菌(Bt)。当毛虫啃食喷洒了杀虫剂的叶子时，它们会吃一点这种蛋白质，这种蛋白质会在它们的肠道上戳出小孔，帮助增加这种杀虫肽的渗透。

植物和真菌

其他研究人员正在操纵从植物和真菌的化学物质，以建立更好的生物农药。

在过去的几十年里，世界各地的农民都在使用精油，包括楝油——一种从亚洲楝树中提取出来的——作为杀虫植物。精油，包括印楝，在自然界中分解很快。这使得他们对环境友好，但不是很有效。最近，科学家们已经开始试验将这些植物性物质包裹在纳米颗粒中可以帮助保护活性化合物从打破以最快的速度 - 这就是被用在人体内的一些药物成功尝试的想法。

真菌是另一种特别有前途的生物农药来源。许多已经发展到特定寄生昆虫宿主，制定可怕的方法来完成他们。

真菌是另一种特别有前途的生物农药来源。马里兰大学的昆虫学家Raymond John St. Leger说:“它们是自然界的主要致病因子。”许多已经进化到特定昆虫寄生于宿主,设计完成他们可怕的方法。例如,一些蚂蚁真菌宿主变成僵尸,感染蚂蚁的大脑,使它移动到一个区域有利于真菌生长在死亡之前和释放真菌孢子通过顶部的蚂蚁的头。

这自然特异性来说是一个福音，因为这意味着科学家可以搜索具有特定宿主范围的一种真菌 - 例如，一个杀死吸血苍蝇而不是蜜蜂或蝴蝶圣莱杰说。

但是真菌工作慢，所以圣莱杰和博士马里兰大学候选人布赖恩·洛维特正在研究如何进行遗传修饰真菌，以便更快杀。他们和其他同事都插入了蜘蛛和蝎子毒液肽基因导入真菌。他们已经采取了他们的实验，以非洲，在那里他们以气溶胶的形式对引起疟疾的蚊子特别建造的，以防止意外释放的外壳测试其有效性。

挑战依然存在

尽管各地新生物农药技术科学的兴奋，大多停留在市场中得到检验。当涉及到使用农业应用，“到最后，所有重要的是什么样的农民认为，” King说。

没有研究人员将生物杀虫剂视为人工合成物的完美替代品，无论是在农业还是在公共卫生领域。

“化学品将在未来很长一段时间内继续发挥作用，”St. Leger说，他认为最近生物杀虫剂的创新为害虫管理创造了更多的选择，而不是单一的解决方案。没有任何一种产品能提供长期的解决方案，因为害虫不断进化出耐药性。这些生物杀虫剂就像其他杀虫剂一样容易产生抗药性，因此如果它们没有被恰当地使用，并与其他害虫控制形式一起使用，它们——在它们之前是合成的——可能会导致更难杀死的害虫。

如果历史告诉我们什么，圣莱杰说，它是害虫管理需要不断创新。