מזיקים אבל פחות

מדעני מכון ויצמן איתרו תרכובת המאפשרת להתגבר על עמידותם של חרקים מזיקים לחומרי הדברה

גידולים חקלאיים וחיות משק ברחבי העולם מרוססים מדי שנה באלפי טונות של קוטלי חרקים, וכמויות אלה רק גדלות והולכות, שכן מזיקים שונים מפתחים עמידות לכימיקלים אלה. מדעני מכון ויצמן למדע, בשיתוף חוקרים מאוסטרליה, מצאו דרך להתגבר על סוג עמידות שכיח לקוטלי חרקים נפוצים. הממצאים אשר דווחו באחרונה בכתב-העת המדעי “רשומות האקדמיה האמריקאית למדעים” (PNAS), עשויים לעזור להפחית באופן משמעותי את השימוש בקוטלי חרקים, ובכך לצמצם את זיהום הסביבה בכימיקלים ולהפחית את העלויות של הדברת מזיקים.

רבים מקוטלי החרקים הנפוצים פועלים במנגנון הדומה לגז עצבים – כלומר באמצעות שיבוש תפקודו של האנזים אצטילכולין אסטראז (AChE), המשחק תפקיד מרכזי בהעברת אותות עצביים. בהתאם, העמידות שמפתחים החרקים לחומרי הדברה אלה, כרוכה בדרך כלל במוטציה באחד מהאנזימים ממשפחת ה-AChE.

אחד החרקים שפיתחו עמידות לחומרי הדברה הוא הזבוב Lucilla cuprina הפוגע בכבשים באוסטרליה וגורם מדי שנה נזקים במאות מיליוני דולרים. פרופ’ קולין ג’קסון מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה פענח את מבנה האנזים אשר בצורתו המוטנטית מקנה עמידות לזבוב זה. ד”ר ניר לונדון, מהמחלקה לכימיה אורגנית של מכון ויצמן למדע, נכח בהרצאתו בנושא של פרופ’ ג’קסון, ובעקבותיה צץ במוחו רעיון כיצד להתגבר על מנגנון העמידות של הזבוב. לצורך כך השתמש ד”ר לונדון באלגוריתם שפיתח לגילוי מולקולות קטנות החוסמות את פעילותו של אנזים או כל חלבון אחר באמצעות יצירת קשר חזק במיוחד עם האתר הפעיל שלו. ד”ר לונדון וסטודנט המחקר שלו דניאל זיידמן בחנו כ-23 אלף תרכובות מסחריות הכוללות חומצה בורונית, הנקשרת לאתרים פעילים של חלבונים ממשפחת ה-AChE. בעזרת האלגוריתם, חזו החוקרים אילו תרכובות ייקשרו באופן הטוב ביותר לאנזים שמקנה לזבוב עמידות, ובחרו חמש מבין התרכובות המבטיחות ביותר.

ד”ר גיילן קורי ממעבדתו של פרופ’ ג’קסון בחן את כל חמש התרכובות שנבחרו, וגילה כי הן חסמו ביעילות את האנזים המוטנטי. כאשר פענח את המבנה המרחבי של התרכובות לאחר שנקשרו לאנזים, גילה כי המבנים התאימו בצורה כמעט מושלמת לתחזיות האלגוריתם. המדענים השתמשו במבנים כדי לתכנן תרכובות נוספות, יעילות אף יותר.

לאחר מכן, בחנו המדענים את התרכובות על זבובים בשלב הרִימָּה, וגילו כי אחת מהתרכובות הייתה יעילה במיוחד בחיסול הרימות. כאשר הוסיפו המדענים תרכובת זו לקוטל חרקים נפוץ, יעילותו זינקה פי חמישה בזבובים לא-עמידים, ובזבובים עמידים התוצאות היו עוד יותר מרשימות: הוספת התרכובת לקוטל החרקים, אפשרה להדביר את הזבובים העמידים תוך שימוש בכמות קטנה פי-16 מאשר הכמות הרגילה. “למעשה התרכובת ביטלה את העמידות של הזבובים”, אומר ד”ר לונדון.

בניסויים של חברת “ביוטרנספר” בצרפת, התרכובת נמצאה יעילה גם נגד הכְּנִימָה Myzus persicae הפוגעת ביבולים של תפוחי אדמה ואפרסקים. התרכובת הגבירה משמעותית את יעילותו של קוטל חרקים נפוץ ועזרה להתגבר על עמידות שפיתחה הכנימה.

מכיוון שהתרכובת אינה נקשרת לאנזים ה-AChE בבני-אדם, ובניסויים במעבדה היא כמעט שלא השפיעה – או לא השפיעה כלל – על עכברים ועל תאי אדם, גם בריכוזים גבוהים, החוקרים מעריכים כי התרכובת אינה רעילה לבני-אדם וליונקים אחרים. “הגישה שלנו נמצאה יעילה נגד שני מזיקים חקלאיים, אך היא עשויה להיות יעילה בהשמדת מזיקים רבים אחרים”, אומר ד”ר לונדון. “החשוב הוא כי היא מאפשרת לצמצם משמעותית את השימוש בקוטלי חרקים מבלי לפגוע ביעילותם”.

במחקר השתתפו גם פרופ’ אלון הרמלין מהמחלקה למשאבים וטרינריים של המכון; ד”ר סילביה קרבלו מהמרכז הישראלי הלאומי לרפואה מותאמת אישית על-שם ננסי וסטיבן גרנד; ד”ר פיטר מאביט מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה שבקנברה; פרופ’ פיטר ג’יימס מאוניברסיטת קווינסלנד; ד”ר אנדרו קוטזה מ-CSIRO, הרשות האוסטרלית למחקר מדעי ותעשייתי, שבסנטה לוצ’יה, אוסטרליה; וד”ר ויויאן קאלאורה מ”ביוטרנספר” שבמונטריי, צרפת.

לפי ארגון המזון והחקלאות של האו”ם ב-2017 השתמשו בעולם ב-4,113,591 טונות של קוטלי חרקים.

למאמר המדעי