Wersja kontrastowa

Dr Jakub Baranek. Bakteria, która wspomaga rolników

Fot. Adrian Wykrota
Fot. Adrian Wykrota

Doktor Jakub Baranek z Wydziału Biologii jest laureatem prestiżowej nagrody AgroBioTop, przyznawanej przez Komitet Biotechnologii Polskiej Akademii Nauk. Naukowiec z sukcesem prowadzi prace nad biologicznymi środkami owadobójczymi. Dzięki jego badaniom możliwa będzie skuteczna walka ze szkodnikami jabłoni, warzyw i zbóż w sposób bezpieczny dla środowiska

 

Kapituła nagrodziła duży potencjał wdrożeniowy pańskich badań. Jak zaawansowane są prace nad preparatem?

– Moja praca naukowa dotyczy bardzo interesującej bakterii z gatunku Bacillus thuringiensis. Ten mikroorganizm ma właściwości entomopatogenne, to znaczy jest zdolny do infekowania i zabijania owadów. Jednocześnie jest niegroźny dla człowieka i innych kręgowców. Swoje właściwości owadobójcze bakteria zawdzięcza całemu arsenałowi produkowanych czynników biologicznych, między innymi są to białka z rodziny Cry i Vip. W wyniku prowadzonych prac eksperymentalnych udało mi się kilka takich białek wyizolować i scharakteryzować pod względem aktywności wobec szkodliwych owadów, powodujących ogromne straty w gospodarce człowieka. Niektóre z tych białek okazały się prawdziwymi „zabójcami” owadów i posłużyły do opracowania jedno-, dwu- lub trzyskładnikowych preparatów. Choć do tej pory przebadałem preparaty na kilku gatunkach szkodników, to można już formułować wnioski dotyczące ich skuteczności i dużego potencjału wykorzystania w gospodarce. Tak więc prace laboratoryjne są na znacznym stopniu zaawansowania.

Jeśli chodzi o samo wdrożenie i dostępność tych środków w handlu, to droga jest jeszcze daleka. Wymagałoby to dopracowania formuły pod kątem metody aplikacji, szeroko zakrojonych badań polowych oraz finalnie rejestracji produktu. Do tego potrzebne są duże środki finansowe i odpowiednie know-how. Widzę tutaj przede wszystkim rolę przemysłu i odpowiednich podmiotów gospodarczych. Ale oczywiście droga ku temu jest otwarta.

 

Na jakie owady działają te preparaty?

– Preparaty białkowe okazały się skuteczne wobec czterech ważnych pod względem ekonomicznym szkodników. Zacznijmy od owocówki jabłkóweczki. Choć nazwa tego insekta jest bardzo miła, to proszę nie dać się zwieść – jest to dość nieprzyjemny szkodnik, powodujący bardzo duże straty w światowej produkcji jabłek. Drugi szkodnik to światłówka naziemnica – jest to polifagiczny owad żerujący na wielu różnych roślinach uprawnych, między innymi na zbożach. Występuje w większości ciepłych regionów świata. Jest poważnym szkodnikiem na przykład w Chinach czy USA. Białka, o których rozmawiamy, przetestowałem również na rolnicy czopówce – to jest szkodnik, który żeruje w Europie i Azji, głównie na zbożach i burakach cukrowych. I jeszcze „do kolekcji” przetestowany został szkodnik powodujący spustoszenie w borach sosnowych w Europie, a mianowicie barczatka sosnówka. 

Na czym polega przewaga środków biologicznych nad chemicznymi?

– To, czy one są lepsze, czy gorsze, to tak naprawdę kwestia perspektywy, jaką przyjmiemy. Lepsze są choćby z tego względu, że działają bardzo wybiórczo i są bezpieczne dla środowiska i człowieka. Kiedy zastosujemy środki chemiczne, to właściwie działamy na wszystkie organizmy w obszarze zastosowania preparatu. Proszę zauważyć, że to może być korzystne. Rolnik, który jednym opryskiem o szerokim spektrum działania wyeliminuje „wszystko, co się rusza”, w tym szkodniki, na kilka tygodni czy nawet miesięcy będzie miał spokój. Ale to jest działanie krótkotrwałe, ponieważ stosując na szeroką skalę pestycydy syntetyczne, zabijamy też organizmy pożyteczne, między innymi naturalne zapylacze oraz organizmy, które zjadają szkodniki. Powoduje to degradację środowiska, a powrót do równowagi biologicznej jest zazwyczaj bardzo trudny. Kolejna kwestia to pozostałości środków chemicznych, które niestety trafiają też do żywności. Okres ich półtrwania jest różny, ale najczęściej dosyć długi. W efekcie my, jako konsumenci, dostarczamy te związki lub elementy ich rozpadu do swojego organizmu. Ma to wpływ na nasze zdrowie.

Czyli w sumie wygrywają środki biologiczne? 

– Jeśli bierzemy pod uwagę dbałość o środowisko i zdrowie człowieka, to tak. Jednak rachunek ekonomiczny i prostota użycia zazwyczaj przemawiają za środkami chemicznymi. Tak jak wspomniałem – to, co w jednym aspekcie jest zaletą, w innym może być poważnym mankamentem. Dobrym przykładem jest tu fakt, że środki biologiczne działają w wąskim zakresie. Niekiedy są skuteczne tylko na określoną grupę szkodników. Przykładowo toksyny z grupy Vip działają tylko na gąsienice, czyli larwy motyli. Jeżeli pojawi się na przykład chrząszcz, to już nie zadziałają i trzeba zastosować inny bioinsektycyd, trzeba kombinować.

Poza tym okres działania środków biologicznych jest bardzo krótki, ponieważ dość szybko degraduje je między innymi światło UV – to również jest zaleta jak i wada. Dzięki szybkiej dezaktywacji bioinsektycydy nie odkładają się w środowisku i w tkankach zwierząt, ale niestety środki te wymagają fotoprotekcji. Rolnik, który będzie je stosował, musi zapewnić swoim uprawom ochronę przed UV, co, jak wiadomo, poza warunkami szklarniowymi może być trudne. Bioinsektycydy są więc zazwyczaj opcją bardziej wymagającą w użyciu od syntetycznych pestycydów.

Jak rolnik może zapewnić ochronę UV na polu? 

– Mamy dwie metody dostarczania preparatów biologicznych do szkodników. Mówię oczywiście o środkach, które są w obszarze moich zainteresowań. Pierwsza forma to oprysk. Formuła takiego biologicznego preparatu powinna zawierać oprócz składnika aktywnego również substancje chroniące przed światłem UV. W tych bioinsektycydach, które są stosowane do tej pory, ważny jest też dobowy czas oprysku. Zaleca się, aby wykonać go późnym popołudniem lub wieczorem, kiedy nie ma już bezpośredniego nasłonecznienia. Dzięki temu larwy w ciągu nocy skonsumują środek i jest on skuteczniejszy. Poza tym zaleca się wykonywanie zabiegu agrotechnicznego w dni bezdeszczowe, ponieważ woda łatwo zmywa środek z liści roślin uprawnych. I na koniec warto wspomnieć, że najwyższa skuteczność wielu bioinsektycydów jest wtedy, gdy owady są w najniższym stadium larwalnym, najlepiej tuż po wykluciu z jaj – to wymaga stałego monitorowania upraw. Tak więc proszę zwrócić uwagę, że to wszystko wyznacza ścisłe ramy czasowe, w których rolnik powinien zastosować taki bioinsektycyd.

Druga możliwość, znacznie bardziej wygodna, to dostarczenie białek do organizmu docelowego przez rośliny transgraniczne. W laboratorium możemy stworzyć odmianę rośliny, która sama będzie wytwarzać owadobójcze białko. W tym wypadku plusów jest bardzo dużo. Rolnik nie musi wykonywać oprysków, roślina jest cały czas chroniona. Ponadto roślina wytwarza białko we wszystkich swoich częściach, również tych podziemnych – chroni to przed szkodnikami żerującymi na korzeniach. Niemniej są też wady. Jak wiadomo od lat, rośliny GMO budzą duże kontrowersje, a ich wprowadzenie związane jest z wyraźnym oporem społeczeństwa. 

Mimo swoim ograniczeń środki biologiczne, w najbliższej przyszłości, powinny stawać się coraz bardziej powszechne w użyciu. 

– To już się dzieje. Rośliny transgraniczne z genami Bacillus thuringiensis to nie laboratoryjna ciekawostka, ale gospodarcza rzeczywistość, choć geograficznie daleka od nas. Na przykład w USA niemal 100% upraw kukurydzy, soi i bawełny to rośliny GMO. Ale i tu pojawia się problem. W większości rośliny te wytwarzają bardzo mało zróżnicowane białka owadobójcze – co powoduje wysoką presję selekcyjną. To sprawia, że ochrona przestaje być skuteczna, bo owady uodporniają się na ich działanie. Dlatego poszukuje się nowych rozwiązań, nowych białek i nowych strategii. W tym sensie moje badania wpisują się w trend poszukiwań nowych biologicznych toksyn owadobójczych. 

Mówimy o USA, a jak to wygląda w Europie?

– W Europie nie możemy uprawiać roślin transgranicznych, dyrektywy UE wyraźnie tego zabraniają. Dlatego w Europie w rolnictwie konwencjonalnym (w odróżnieniu od nielicznych upraw ekologicznych) na szeroką skalę stosowane są cały czas pestycydy syntetyczne. Ma się to jednak zmienić, gdyż obecnie procedowane są w UE przepisy, które mają drastycznie ograniczyć wykorzystanie środków chemicznych w uprawach. I z jednej strony należy się cieszyć, bo to krok w dobrą stronę. Z drugiej jednak strony planowane ograniczenia są zbyt nagłe i zbyt drastyczne, a poza tym w obecnym kształcie projekty są bardzo niekorzystne dla krajów Europy Środkowej, w tym dla Polski. Bo choć pestycydy chemiczne mają swoje wady, to jednak rolnicy muszą mieć narzędzia do skutecznej ochrony upraw przed szkodnikami – od tego zależy, czy będziemy mieli co jeść. Dlatego uważam, że lepsza jest ewolucja niż rewolucja i prawdopodobnie najlepszym wyjściem dla rolnictwa zarówno europejskiego, jak i światowego jest stopniowa i wyważona, ale jednocześnie konsekwentna implementacja tzw. integrowanej ochrony roślin. Jest to koncepcja polegająca na ograniczaniu stosowania pestycydów chemicznych, ale niekoniecznie całkowitej z nich rezygnacji, na rzecz większego udziału innych metod kontroli szkodników, w tym środków biologicznych. Jak więc widać, kwestie ochrony roślin przed szkodnikami mogą być skomplikowane i czasem wymagają podejmowania trudnych decyzji.

 

zob. też Dr Małgorzata Kolicka. Pod urokiem brzuchorzęsków

......

 

Dr Jakub Baranek wraz z bioinformatykami z UAM jest twórcą bazy danych. Nosi ona nazwę TOXiTAXi i jest narzędziem do planowania strategii kontroli szkodników z użyciem różnorodnych pestycydów – zarówno chemicznych, jak i biologicznych. TOXiTAXi pozwala w łatwy sposób gromadzić, systematyzować i analizować wyniki światowych badań (tych dawnych i najnowszych), dotyczących wpływu czynników bójczych na rozmaite gatunki szkodników. Narzędzie to jest publicznie dostępne pod adresem http://www.combio.pl/toxitaxi/ i ma służyć nie tylko naukowcom, ale także pracownikom jednostek zajmujących się wdrażaniem nowych środków pestycydowych.

Nauka Wydział Biologii

Ten serwis używa plików "cookies" zgodnie z polityką prywatności UAM.

Brak zmiany ustawień przeglądarki oznacza jej akceptację.