Традиционные инсектициды являются убийцами: они не только убивают вредителей, но и представляют опасность для пчел и других полезных насекомых, а также влияют на биоразнообразие почв, озер, рек и морей. Команда из Мюнхенского технического университета (TUM) разработала альтернативу: биоразлагаемый агент, который отпугивает вредителей, не отравляя их.
«Речь идет не только о пчелах, речь идет о выживании человечества», - говорит профессор Томас Брюк, заведующий кафедрой синтетической биотехнологии Вернера Сименса в Техническом университете Мюнхена.«Без пчел, опыляющих самые разные растения, не только полки наших супермаркетов опустели бы, но и в течение короткого времени было бы невозможно снабжать население мира продуктами питания».
Искусственно произведенные инсектициды представляют опасность не только для пчел, но и для жуков, бабочек и кузнечиков. Они влияют на биоразнообразие почв, озер, рек и морей. Следовательно, их использование вызывает большие споры на протяжении многих лет.
Отпугивание вместо отравления
Брюк и его команда нашли альтернативу: разработанное ими средство от насекомых является биоразлагаемым и экологически безвредным. Распыляемый на растения, он работает так же, как средство от комаров, используемое купальщиками летом, распространяя запах, который отпугивает нежелательных насекомых.
«С нашим подходом мы открываем дверь для фундаментальных изменений в защите растений», - говорит Брюк. «Вместо того, чтобы распылять яд, который также неизбежно подвергает опасности полезные виды, мы намеренно только раздражаем вредителей».
Бактерии как химические заводы
Мюнхенские исследователи были вдохновлены табачным растением, которое производит цембратриенол в своих листьях, сокращенно CBTol. Растение использует эту молекулу для защиты от вредителей.
Используя инструменты синтетической биотехнологии, команда профессора Брюка выделила участки генома табачного растения, ответственные за формирование молекул CBTol. Затем они встроили их в геном бактерий кишечной палочки. Питаемые пшеничными отрубями, побочным продуктом зерновых мельниц, генетически модифицированные бактерии теперь производят желаемый активный агент.
Эффективность в малых и больших масштабах
«Основной задачей во время производства было отделение активных ингредиентов от питательного раствора в конце процесса», - объясняет Мирьяна Минцева, профессор биотермодинамики в кампусе TUM Weihenstephan.
Решением стала центробежная разделительная хроматография: высокоэффективный процесс, который также хорошо работает в промышленных масштабах, но до сих пор никогда не использовался для разделения продуктов в процессах ферментации.
В равной степени эффективен против бактерий
Первоначальные исследования показывают, что спрей CBTol не токсичен для насекомых, но при этом защищает от тли. Поскольку он биоразлагаем, он не накапливается.
Кроме того, тесты на биоактивность показали, что цембратриенол оказывает антибактериальное действие на грамположительные бактерии. Таким образом, его можно использовать в качестве дезинфицирующего спрея, который действует конкретно против таких патогенов, как Staphylococcus aureus (возбудитель MRSA), Streptococcus pneumoniae (возбудитель пневмонии) или Listeria monocytogenes (возбудитель листериоза).