Текст книги "Биологически активные"

Автор книги: Станислав Галактионов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 20 страниц)

О практической пользе фитоэндокринологии – науки лишь формирующейся

Разумеется, различные формы «химической прополки» посевов использовались и до открытия фитогормонов; выше уже упоминался пример такого гербицида – разбавленная серная кислота, капельки которой скатываются с листьев злаковых и растекаются по хорошо смачивающимся листьям некоторых сорняков. На том же принципе было основано и применение растворов медного купороса.

Развитие учения о фитогормонах позволило поставить разработку средств химической прополки на научную основу, резко повысить эффективность их действия и избирательность. Ясно, что в зависимости от культуры, видов преобладающих сорняков, почвенно-климатических условий должны применяться различные препараты. В настоящее время в мире разрешено к использованию около 300 гербицидов; примерно половина этого количества применяется в СССР.

Как отмечалось, все природные биорегуляторы в концентрациях, намного превышающих физиологические, действуют угнетающе. Не составляют исключения, очевидно, и фитогормоны. Тот же гетероауксин (индолилуксусная кислота, ИУК), в малых концентрациях стимулирующий рост, в больших оказывается его ингибитором. Правда, индолилуксусная кислота – соединение сравнительно нестойкое, обладает она кое-какими другими недостатками, нежелательными для гербицида, применяемого в широких масштабах. Однако химикам удалось синтезировать ряд аналогов этого соединения, нашедших почти немедленное применение в качестве эффективных гербицидов. Наибольшее распространение приобрел препарат 2,4-Д (2,4 – дихлорфеноксиуксусная кислота) и некоторые другие соединения, по строению своих молекул имеющие определенные элементы сходства с индолилуксусной кислотой; их называют иногда ауксиноподобными гербицидами.

Разница в чувствительности к этим соединениям между однодольными и двудольными растениями весьма велика – у двудольных она значительно выше. На этом основано применение 2,4-Д для освобождения посевов злаковых культур от двудольных сорняков, однако избавиться с его помощью от злаковых же сорняков, например овсюга, нельзя. Более того, широкое применение на протяжении многих лет 2,4-Д и родственных препаратов привело к появлению адаптационных эффектов, совершенно аналогичных тем, которые связаны с распространением антибиотиков: появлению разновидностей сорняков, обладающих повышенной устойчивостью к ауксиноподобным гербицидам, да и ко многим другим.

Некоторые специалисты сельского хозяйства видели выход в получении методами селекции сортов культурных растений, обладающих повышенной устойчивостью к гербицидам, и такие работы действительно были кое-где начаты. Но тут в ход событий вмешалась стремительно прогрессирующая генетическая инженерия растений.

Селекционеры, работающие традиционными методами, над созданием нового сорта трудятся годами и десятилетиями; современные же биотехнологи в течение буквально месяцев берутся получить нужным образом модифицированное растение. Очень важно при этом, что они весьма часто представляют себе, что и зачем делают.

Ныне ими предложено два основных подхода к повышению устойчивости культурных растений к гербицидам. Первый предполагает введение в геном растения гена фермента, интенсивно разлагающего гербицид; для этого необходимо сначала подобрать такой фермент, скажем, в каком-нибудь микроорганизме. Можно, однако, пойти и по другому пути: модифицировать системы, поражаемые гербицидами, таким образом, чтобы они приобрели устойчивость к нему. Эти положения, в частности, сформулированы в программе, намеченной в 1986 году к исполнению бостонской фирмой «Биотехника интернэшнл». Они продемонстрировали принципиальную возможность переноса гена фермента-детоксиканта на примере растения канолы. Устойчивость растения к гербициду возросла в результате в десять раз. Ген нормально наследуется, более того, являясь доминантным, обеспечивает также гербицидоустойчивость гибридов. Аналогичные операции проводятся и на растениях сорго, сои, злаковых.

В свою очередь, известная швейцарская фирма Сиба-Гейги получила методами генетической инженерии разновидность табака, в геном которого был введен ген, сообщающий устойчивость к гербициду атразину; более того, сельскохозяйственный исследовательский центр фирмы получил разрешение министерства сельского хозяйства США на проведение полевых испытаний. А надо сказать, что разрешения на полевое испытание объектов, полученных методами генетической инженерии, выдаются крайне неохотно и с большой осторожностью, причем не только в США.

Преклоняясь перед столь блестящими достижениями современной биологической науки, я тем не менее не перестаю терзаться одним сомнением. Напоминает мне это соревнование конструкторов пушек и создателей брони. Одни делают непробиваемую броню – другие увеличивают мощность пушки, те находят и на нее управу, а эти выдумывают новый всепробивающий снаряд и т.д. Не так ли случится и здесь: будут созданы культурные растения, устойчивые к большим дозам гербицидов, затем появятся столь же устойчивые сорняки, наука найдет способ поднять гербицидоустойчивость возделываемых культур, а сорняки опять следом.

Результат этой схватки кажется приблизительно ничейным, но на самом деле проигравшая сторона есть – это мы с вами. Ведь такой курс на решение проблемы борьбы с сорняками означает увеличение применяемых доз гербицидов. Между тем, как уже говорилось, и ныне вносимые их количества кажутся небезопасными. В абсолютных цифрах существующие нормы расхода гербицидов довольно невелики; скажем, для обработки одного гектара обычно требуется около одного килограмма 2,4-Д, то есть на квадратный метр приходится всего 100 миллиграммов гербицида. Однако поиск новых гербицидов на основе синтетических аналогов цитокининов дал соединения еще более эффективные. Недавно синтезированный препарат глин, также применяемый для борьбы с сорняками в посевах злаковых, вносится в количестве 10 граммов на гектар.На квадратный метр приходится тем самым ровно 1 миллиграмм.

Синтетическое получение в промышленных масштабах гиббереллинов или их структурных аналогов невозможно из-за сложности их молекул; оказываются слишком дорогими и препараты, получаемые на основе микробиологического синтеза гиббереллинов. Однако, как выяснилось, многие соединения, не имеющие никакого структурного сходства с гиббереллинами и не взаимодействующие, по-видимому, с их рецепторами, способны блокировать регуляторные системы, управляемые гиббереллинами, по механизму неконкурентного антагонизма, поражая какие-то «нерецепторные» их элементы или подавляя синтез гиббереллинов в растении. Их эффект оказался эквивалентным гиббереллиновой недостаточности у растений и проявился, в частности, в замедлении процесса растяжения клеток стебля, контролируемого гиббереллинами. Это позволило их применить для предотвращения полегания хлебов, образования «усов» у земляники и т.д. Эта группа соединений получила название «ретарданты» («замедляющие рост»). Наиболее распространенный и самый простой по строению представитель этой группы – хлорхолинхлорид [Cl–CH ₂–CH ₂–N(CH ₃) ₃]Cl; его коммерческие препараты широко известны под сокращенными названиями ТУР или ССС. У древесных плодовых деревьев ретарданты вызывают замедление роста побегов и ускоряют начало плодоношения; тем же препаратом ТУР с этой целью опрыскивают яблони и груши вскоре после цветения.

При возделывании ряда сельскохозяйственных культур возникает необходимость удаления листьев с растения. В виноградарстве этот прием необходим для повышения эффективности обработки растений противогрнбковыми препаратами, в хлопководстве является непременным условием для машинной уборки.

Процесс опадения листьев индуцируется, как мы знаем, этиленом и абсцизовой кислотой. К сожалению, получение препаратов – аналогов абсцизовой кислоты (как и в случае гиббереллинов) – задача весьма непростая из-за сложности структуры этого соединения.

Что же до использования этилена в качестве дефолианта (так называются соединения, применяемые для сбрасывания листьев) – сделать это весьма трудно, поскольку это газ, плохо растворимый в воде. Поэтому исследователи пошли по пути поиска соединений, которые, попадая в растение, подвергались бы разложению с образованием этилена или интенсифицировали бы синтез этилена самим растением. Именно на втором пути были получены препараты, стимулирующие опадение листьев, однако широкое практическое их использование не начато. Не получил пока должного распространения и синтетический аналог цитокининов дропп, оказавшийся эффективным дефолиантом. На практике же чаще всего применяются агрессивные соединения, вызывающие ожоги листьев – хлорат магния, трибутилфосфат (бутифос), хлорат-хлорид кальция и др. Эти препараты вносятся в сравнительно больших количествах, создавая угрозу окружающей среде.

Синтетические регуляторы роста растений – аналоги фитогормонов находят и другие применения в сельском хозяйстве. С помощью ауксиноподобных препаратов: индолилмасляной кислоты, α-нафтилуксусной кислоты можно укоренять черешки растений, обычно черенками не размножающихся; обработка соцветий бессемянных сортов винограда гиббереллином применяется для увеличения размера ягод. Правда, как упоминалось, препараты гиббереллина довольно дороги; с целью экономии их расхода крымские виноградари предложили обматывать цветоножку обычным пластырем, на липкую поверхность которого нанесен гиббереллинсодержащий состав. При опрыскивании соцветий винограда расход гиббереллина составляет 30...50 граммов на гектар; интересно все же сопоставить стоимость сэкономленного гиббереллина и обматывания каждой цветоножки пластырем.

А вот еще и пиранициды

Вопрос читателям повестей и романов из жизни научных работников: о чем разговаривают, собравшись вместе, семь-восемь ученых, работающих в одной области? Речь не идет при этом не о каком-то протоколируемом совещании, а о встрече в обстановке вполне неофициальной, где каждый волен говорить, что ему вздумается.

Если верить авторам романов-повестей, возможны два главных варианта. Первый – все спорят до хрипоты о самых фундаментальных проблемах своей отрасли знания (здесь авторы не боятся пугнуть читателя выражениями вроде «несохранение четности при слабых взаимодействиях» или «экспрессия генов с сайт-специфическими мутациями») либо мирно балагурят на темы сторонние и сильно приземленные – скажем, профессор – Нестор соответствующей... логии смачно повествует о сборе и засолке рыжиков. По личным моим наблюдениям, эти две крайние формы бесед в жизни наблюдаются исключительно редко. В большинстве же случаев в подобных компаниях говорят о делах профессиональных, но каких-то второстепенных.

Примером может служить такая вот любопытная дискуссия. Может быть, впрочем, не столь уж любопытная, а даже заурядная.

Нет, видимо, такой области знаний, искусства, производства или всякой другой деятельности, в которой временами не обсуждался бы вопрос об использовании терминов, заимствованных из иностранных языков. («Как вы считаете, следует писать – сэндвичили сандвич?» –«Да зачем нам вообще этот иноземный термин, если существует прекрасное русское слово – «бутерброд»?)

К этой же серии относится и подслушанная мной дискуссия, только велась она в среде химиков и касалась термина «пестицид».

Часть присутствующих склонялась к мысли, что вполне можно обойтись и без него, ведь уже прижилось в среде специалистов и неспециалистов выражение «средства защиты урожая». Другие возражали, что понятие «пестицид» – более широкое, и один из сторонников такой точки зрения задал присутствующим контрольный вопрос: а кто знает, что такое «лэмприциды»?

Все начали напряженно вспоминать. Существует, видите ли, огромное множество классификаций этих самых пестицидов. Наряду с только что обсуждавшимися гербицидами (буквально, травобойцами) есть еще и инсектициды – препараты против насекомых, «инсекта» по-латыни; фунгициды – противогрибковые, «фун-ги» – по-латыни же «грибы»; нематоциды – против круглых червей нематод; «родента» – по-латыни «грызуны», и средства от них, естественно, называются родентициды; акарицидами называются препараты для борьбы с клещами, ну и так далее, список этот можно было бы значительно продолжить. Каждый из присутствующих, видимо, бегло перебрал все это в памяти, но лэмпрйцидов никто, увы...

И тогда вопрошавший объявил с триумфом, что это – средства для истребления... миног. В Великих-де озерах в Америке расплодились они сверх всякой меры и стали истреблять ценные породы рыб. (У нас миногу принято считать деликатесом, и противопоставление ее «ценным породам» кажется странным. Впрочем, может быть, у них там несколько не те миноги или не те вкусы.)

Пришлось придумать химические средства для их истребления. Поскольку же минога по-английски lamprey..., вот вам и пример пестицида, не являющегося средством защиты урожая, с триумфом объявил эрудит. Кто-то из оппонентов, правда, вспомнил популярный газетный заголовок «Урожай голубых нив», но этот аргумент не приняли.

В продолжение этой темы хочу сказать следующее. Буквально назавтра после того, как были написаны эти строки, мне попалась на глаза заметка о предпринимаемых в Бразилии мерах борьбы с пираньей – мелкой, но исключительно зловредной хищной рыбешкой. Пираньи держатся стаями, нападая на жертву, вырывают куски мяса. Забредет, например, по колено в реку могучий бык, и вдруг вода вокруг его ног вскипает, становится красной. И вот он уже беспомощно рухнул в воду: в мгновение ока пираньи обглодали ноги до кости. Нападают они и на людей, а лакомясь попавшей в сети рыбой, выкусывают куски мяса вместе с сетями. Словом, во все времена была пиранья бичом Амазонки и других южноамериканских рек; «три маленькие пираньи – это один большой крокодил» – гласит индейская пословица.

И вот по непонятным причинам в последнее время пираньи стали быстро размножаться, пришлось искать какие-то меры борьбы с ними. Перепробовав многие средства – от динамита до крокодилов, – пришли к выводу, что единственной управой на пиранью может быть ядохимикат, убивающий икру пираньи. Уже подсчитано, что понадобится его 200 тысяч тонн.

Много было уже написано о факторе времени, о его решающей роли в век научно-технического прогресса. Собственно, и читать-то ничего на эту тему не нужно, достаточно оглядеться вокруг. Конец XX века – время людей исключительно оперативных, умеющих на лету оценить конъюнктуру, безошибочно выбрать то направление деятельности, которое сулит наибольшие шансы выхода на передовые рубежи в технике, в коммерции, в науке. В науке как раз оказывается очень важным «застолбить», по выражению специалистов, новое многообещающее направление, зафиксировать неким образом свой приоритет. Захваченный всеобщими веяниями, попытаю и я счастья на этом поприще.

Именно настоящим я хочу ввести в научный лексикон термин «пиранициды», имея в виду те вещества, которые бразильцы собираются использовать для истребления пираньи. Что это за вещества, я, конечно, не знаю, к программе искоренения пираньи никакого отношения не имею, но меня это нисколько не тревожит. Ведь в борьбе за приоритет совершенно аналогичным образом поступают сотни моих коллег во всем мире. Вот что действительно по-настоящему важно: не обошли ли меня? Должны же как-то называть свои препараты бразильские борцы с пираньей, и вдруг им в голову пришел как раз этот термин?

Конечно, спор о терминах – в науке вещь нередкая, но наверняка не самая интересная. И если даже не правы в конце концов придерживающиеся той точки зрения, что «пестициды» и «средства защиты урожая» – ; одно и то же, то в очень незначительной мере. Абсолютно подавляющая часть пестицидов, производимых ныне в мире, – это именно средства защиты урожая, и доминируют здесь три основные группы: гербициды, инсектициды, фунгициды.

По опыту дяди Вани

История земледелия – это и история борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. В доземледельческие времена, по предположению, конечно, дикие предки нынешней пшеницы или кукурузы не образовывали сомкнутых массивов, растянувшихся на многокилометровых пространствах; наши же с вами не менее дикие предки должны были порядком набегаться, прежде чем им удавалось собрать пригоршню-другую колосьев или несколько початков. Для сравнения можно вспомнить наши собственные многокилометровые марши по пригородным перелескам, результатом которых оказываются полтора десятка подозрительной свежести сыроежек.

Вот и пришла кому-то в голову идея высевать съедобные растения на отдельных площадках. Тысячелетия спустя эти площадки достигали очень внушительных размеров, сотни и тысячи гектаров каждая. Даже тем, кто никогда не бывал августовской благодатной порой на Кубани или в Кустанайской области, хорошо знаком роскошный ландшафт: обильно колосящееся пшеничное поле от горизонта до горизонта. Знаком по многочисленным красочным плакатам и по повторяющимся из года в год фотографиям на первых страницах газет. Сетует, бывает, читатель на этот порядком уже примелькавшийся газетный штамп, тем более что фотокорреспонденции на эту тему, скажем, с Алтая, или из Крыма, или с белорусских полей ничем почти друг от друга не отличаются. Налево, до самого горизонта – пшеничное поле, направо – тоже до горизонта – пшеничное поле; поближе к фотокорреспонденту комбайн, аккуратно подравнивающий край поля. И берет порой не то чтобы зло, но удивление: что же это, сговорилась, что ли, вся наша пресса от Балтийского моря до Охотского (тем более что и тексты подписей под фотографиями совпадают с точностью до географических названий).

Так же думал, признаться, и я, до тех пор, пока несколько лет назад не попался мне летом в руки номер английской «Тайме». На первой странице, вверху, во всю ее ширину, помещалась хорошо знакомая фотография, и слева и справа раздольное пшеничное поле упиралось в горизонт, посередине, вдоль безукоризненно ровно скошенного края, двигался комбайн. Довершала эффект подрисуночная подпись: «Славно потрудились в этом году хлеборобы Южного Нортхэмпшира (впрочем, может быть, это был Северный Саутйоркшир). На площади... гектаров выращен урожай... Теперь первоочередная задача – убрать его в срок и без потерь. Приняв повышенные обязательства в честь...» Или, кажется, об обязательствах там речи не было, но и без этого иллюзия полнейшая. Что, если хорошенько поразмыслить, совершенно неудивительно: жители любой страны, северной или тропической, развитой или не очень, большой или малой, все же очень озабочены тем, какой в нынешнем году будет урожай. А то, что фото– (и не только фото-) журналисты не грешат разнообразием корреспонденции, право, не так уж важно.

С точки же зрения нашего повествования весьма важно другое: искусственно возделывая на таких вот бескрайних полях пшеницу, кукурузу, картофель, человек создает идеальные условия для размножения вредителей – насекомых, паразитирующих на культурных растениях. Ведь не только нашим пращурам приходилось подолгу шнырять в поисках хилых злаков, но также жучкам, гусеницам и прочим падким до них козявкам. Тогда они еще не имели титула «вредителей сельскохозяйственных культур».

Далее, не только повреждением посевов досаждают насекомые человеку. Среди них и малярийный комар, и страшная муха цеце, на совести которых миллионы загубленных человеческих жизней. Да кровососущий гнус, да термиты, разрушающие постройки, всякая бытовая нечисть: клопы, тараканы, моль, пухоеды. С симпатией, правда, отзываемся о трудолюбивых пчелках, натуральный шелк предпочитаем искусственному, а муравьев уважительно называем «санитарами леса» (не всех, впрочем; обнаружив караван мелких рыжих мурашей, бог весть откуда взявшийся, на кухне, любая хозяйка придет в отчаяние). Есть, правда, еще одна группа положительных и симпатичных насекомых, всякие жужелицы и наездники, уничтожающие насекомых вредных. Но это уже случай особый: «враг моего врага – мой друг».

Исследованием морфологии, анатомии, физиологии, экологии и т.п. насекомых занимается наука энтомология; если, однако, взять наугад несколько учебников энтомологии, окажется, что чуть не половина текста каждого из них посвящена описанию причиняемого насекомыми вреда и методам борьбы с ними. Разработаны и классификации этих методов; различают, например, химические методы борьбы (всевозможные ядохимикаты), биологические – использование паразитов насекомых, хищников, болезнетворных микроорганизмов, селекционные – выведение сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к вредителям, физические – воздействие радиоактивным облучением, лучами Рентгена, высокими или низкими температурами, ультразвуком. Говорят еще и об агротехнических, и механических, и каких-то других методах.

Почти вся эта мудреная классификация нашла отражение в известном стихотворении С. Михалкова (не думаю, чтобы при его написании поэт руководствовался какими-то специальными справочниками, скорее это еще один пример так называемой поэтической интуиции).

В комнате у дяди Вани,

Там, где кресла и шкапы,

Жили в маленьком диване

Злые желтые клопы.

Их морили голодом,

Выводили холодом,

Поливали кипятком,

Посыпали порошком,

Их травили газами,

Керосином мазали –

Ничего не помогало,

Толку было очень мало...

Стихотворению этому лет, видимо, за пятьдесят (обратите внимание хотя бы на давно уже изъятые из обихода «шкапы»); герой его решил проблему, продав диван («Хитрый дядя был Иван!» – справедливо заключает поэт). Отметим, что здесь нашли отражение настроения совершенной безысходности, капитулянтские даже, которые в те времена неминуемо появлялись у каждого, кто имел несчастье делить свое жилище с окаянными насекомыми.

...В очереди в химчистку мирно беседуют две пожилые женщины:

– Поверьте, я уже смирилась. До конца дней, думала, жить мне с этими клопами под одной крышей. Чего только не пробовала – дусты всякие, ДДТ и гексахлоран, керосин, ромашка – уж самим никакой жизни, а они только больше плодятся. И вот, знаете, приходит какая-то барышня, сан, говорит, эпидстанция, не беспокоят ли, мол, бытовые насекомые. Я, правду сказать, и не сразу сообразила, о чем это она, а та и скажи – клопов, мол, нет ли. Есть, говорю, дорогая, есть. Сколько душеньке угодно. Ну что ж, говорит, обработку будем проводить. Не очень-то, по правде говоря, и хотелось – сколько уж мы сами обрабатывали, а все без толку. А вот представьте: побрызгала своим средством (вонючее, правда, очень, хлорофос называется), и уж который год горя не знаем, вывелись все до одного.