害蟲的抗?fàn)?/h1>
2012-12-29 00:00:00范偉民
大眾科學(xué) 2012年9期
害蟲可不是唐僧肉，任人宰割。為了活下去，它們各顯神通，與人類展開了頑強(qiáng)的抗?fàn)?br/> 在化學(xué)農(nóng)藥使用之初，毫無準(zhǔn)備的害蟲曾被殺的潰不成軍，死傷慘重，有時幾乎全軍覆沒。然而，殘存的害蟲又很快組織起來對農(nóng)藥進(jìn)行頑強(qiáng)的抵抗。
道高一尺，魔卻高一丈
首先，害蟲要做的就是加強(qiáng)防御工事，阻止農(nóng)藥的入侵。以蒼蠅為例，原來在居室里噴灑殺蟲劑后，立即就能見到一只只蒼蠅觸藥而死，我們禁不住贊道：這藥真靈！現(xiàn)在呢？很多蒼蠅明明被噴中了卻照樣飛來飛去，好像噴灑在它們身上的不是農(nóng)藥而是香水。從廣告上看，衛(wèi)生殺蟲劑的毒性肯定是比原來更強(qiáng)，噴霧效果也比原來更佳了，為什么反而殺不死蒼蠅了呢？難道買到了假冒偽劣產(chǎn)品？不，至少大部分殺蟲劑是有效的，問題出在了蒼蠅身上?，F(xiàn)在的蒼蠅已非昔日可比，在殺蟲劑長期不斷的“熏陶”下，蒼蠅的表皮逐漸加厚，殺蟲劑的滲透已沒有原來那么容易，穿透表皮的速度越來越慢，能順利透過表皮的量也明顯減少。即使費(fèi)力穿過去的農(nóng)藥也會受到家蠅神經(jīng)組織外層的神經(jīng)膜的阻擋，使其無法擊中所要傷害的神經(jīng)目標(biāo)。因此，殺蟲劑防治效果的降低在很大程度上是因為現(xiàn)在的蒼蠅們加固了自己的防御系統(tǒng)。
其次，害蟲被攻擊目標(biāo)的敏感性降低。譬如有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑的攻擊目標(biāo)是害蟲的“乙酰膽堿酯酶”，這是生物體內(nèi)降解神經(jīng)正常傳導(dǎo)過程中，神經(jīng)末梢釋放的一種重要化學(xué)傳遞物---“乙酰膽堿”的分解酶。當(dāng)該酶受到殺蟲劑的抑制后，其降解能力顯著降低，從而引起乙酰膽堿在神經(jīng)突觸間大量聚集，不斷向神經(jīng)控制的肌肉和腺體組織傳遞錯誤信息，致使肌肉收縮不斷增強(qiáng)，腺體分泌無法終止，害蟲因過度興奮而死?，F(xiàn)在的害蟲經(jīng)過殺蟲劑的洗禮后，將體內(nèi)的“乙酰膽堿酯酶”進(jìn)行了修改，使其對殺蟲劑的敏感性降低，從而大大減少了殺蟲劑對神經(jīng)系統(tǒng)的毒害。據(jù)測定，近年紅蜘蛛體內(nèi)“乙酰膽堿酯酶”對有機(jī)磷殺蟲劑的敏感性僅為原來的1/3。這表明，原本應(yīng)毒死的紅蜘蛛中有2/3因這一改變而幸存了下來。
第三，害蟲對農(nóng)藥的解毒能力增強(qiáng)。農(nóng)藥進(jìn)入害蟲體內(nèi)后，一部分被脂肪體組織捕獲，永久地貯存在了脂肪體組織內(nèi)，就象是一群被關(guān)進(jìn)了集中營的戰(zhàn)俘，完全失去了戰(zhàn)斗力。還一部分尚未進(jìn)入戰(zhàn)場就被直接從消化道排除了體外。更大一部分是被害蟲體內(nèi)的解毒酶降解為無毒物質(zhì)，或被利用，或被當(dāng)作垃圾處理掉。這些解毒酶中有可降解多種殺蟲劑的“多功能氧化酶”、使DDT降解為無毒DDE的“脫氯化氰酶”、專性對付有機(jī)磷的“谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶”、“水解酶”等等，它們使眾多的害蟲免遭殺蟲劑的涂炭。
打不死的害蟲
農(nóng)藥的品種越來越多，殺傷力越來越強(qiáng)，使用量越來越大，但誰能說出世界上哪一種害蟲已經(jīng)被農(nóng)藥完全消滅了？沒有！今天的人們不得不承認(rèn)，害蟲是打不死的。
早在1908年，化學(xué)農(nóng)藥尚處在萌芽階段時，加利福尼亞的美國人就發(fā)現(xiàn)梨園中的蚧殼蟲已經(jīng)不能用石硫合劑完全殺死了。40年代農(nóng)藥最輝煌的時候，已經(jīng)有人注意到許多農(nóng)藥沒有以前那么神了，DDT在居室內(nèi)殺傷家蠅的效果越來越差，在田間對菜粉蝶幼蟲的防治效果也逐漸降低。到50年代，有機(jī)磷已不能有效防治果樹葉螨。60年代，用“六六六”、“對硫磷”防治二化螟，用“馬拉硫磷”、“西維因”防治黑尾葉蟬等都相繼失敗。一件件、一樁樁的農(nóng)藥失效事件使人們猛然醒悟，害蟲對農(nóng)藥產(chǎn)生了抗性。
害蟲的抗藥性已成為害蟲防治中的一個非常突出的問題，并且越來越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，1980年世界上報道的抗性昆蟲有432種，1989年統(tǒng)計已達(dá)589種之多，其中農(nóng)業(yè)害蟲392種。我國也已在農(nóng)業(yè)和衛(wèi)生害蟲方面發(fā)現(xiàn)了30余種害蟲具有抗藥性。更令人擔(dān)憂的是，害蟲的抗藥性還表現(xiàn)出交互抗性和多重抗性的現(xiàn)象，有的甚至發(fā)展出了免疫系統(tǒng)，對類似原理的新農(nóng)藥也預(yù)先產(chǎn)生抗性。因此關(guān)于害蟲抗性的研究成為害蟲防治中的一個熱點(diǎn)。
關(guān)于害蟲產(chǎn)生抗藥性的原因眾說紛紜，歸納起來主要有三種論點(diǎn)。
第一種觀點(diǎn)認(rèn)為，昆蟲群體內(nèi)原本就存在著具抗性基因的個體，施用農(nóng)藥后，無抗性基因的個體絕大多數(shù)死亡，而有抗性基因的個體則被保存下來，繼續(xù)繁殖后代。通過殺蟲劑的多次選擇，害蟲群體中具抗藥性基因的個體數(shù)量不斷增加，群體中的抗藥性基因頻率增大，逐步形成新的抗藥性群體。所以抗藥性是在藥劑選擇壓力作用下形成的一種前適應(yīng)現(xiàn)象。
第二種觀點(diǎn)則認(rèn)為，害蟲的抗藥性產(chǎn)生主要是由于藥劑的誘導(dǎo)作用。害蟲種群在受到藥劑選擇的巨大壓力下，群體內(nèi)的某些個體必然被誘發(fā)出許多基因突變，這些突變基因中可能存在著抗性基因，最后經(jīng)藥劑的多次選擇而形成抗藥性品系。
第三種觀點(diǎn)可以被叫做“基因復(fù)增學(xué)說”。其基本論點(diǎn)是害蟲體內(nèi)原本有抗性基因存在，在特定因子（農(nóng)藥是其中之一）的作用下，體內(nèi)的抗性基因被引發(fā)復(fù)制出多個同樣的基因，即基因復(fù)增。這些復(fù)制出來的抗性基因，還可以進(jìn)一步復(fù)增。復(fù)增后害蟲體內(nèi)的抗性基因頻率增加，相應(yīng)地引起體內(nèi)解毒酶數(shù)量增多或引發(fā)體內(nèi)部分非解毒酶經(jīng)修飾后轉(zhuǎn)變?yōu)榻舛久?，從而提高了害蟲對農(nóng)藥的抵抗能力。
上述幾種論點(diǎn)，都可以找到適當(dāng)?shù)睦佑枰宰C明，但又都不能圓滿地解釋所有的抗藥性現(xiàn)象。也許害蟲抗藥性的形成與發(fā)展，除了受遺傳基因的影響外，還與害蟲種類，用藥歷史等都有很大關(guān)系，是多種因子相互作用的一個復(fù)雜過程。
必須指出，農(nóng)業(yè)病蟲的抗藥性從本質(zhì)上看，是生物體調(diào)整自身固有的生理生化功能和代謝機(jī)制，用來消除外來物質(zhì)對生物體可能發(fā)生的傷害作用。這是物種得以在復(fù)雜的環(huán)境中生存和發(fā)展的一種本能，并不是有了農(nóng)藥才出現(xiàn)這種現(xiàn)象，更不是化學(xué)農(nóng)藥所專有。
抗藥性的產(chǎn)生對化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的影響，也可以說是害蟲的抗藥性毀壞了化學(xué)農(nóng)藥的美好前程。本來化學(xué)農(nóng)藥的使用量是很低的，由于害蟲抗藥性的發(fā)展，防治效果逐步降低，致使從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人們?yōu)榱吮Ｗo(hù)農(nóng)產(chǎn)品免受蟲害，只好一面增加用藥量，一面增加用藥次數(shù)。而這樣又進(jìn)一步助長了害蟲對農(nóng)藥的抗性發(fā)展，接下來，人們只好繼續(xù)增加藥量和使用次數(shù)。多年來，這種惡性循環(huán)的結(jié)果使作物中農(nóng)藥殘留嚴(yán)重超標(biāo)，環(huán)境污染越來越重，噴藥人員中毒的事件接連不斷?？磥砗οx是很難被打死了。
為何害蟲越打越多
豈止是打不死，簡直是越打越多。像前面提到的棉鈴蟲，上世紀(jì)30年代剛侵入中國時只是局部發(fā)生，偶爾有些危害。50年代時才引起人們的關(guān)注，那時他們在棉株上的產(chǎn)卵量最高為百株300粒.進(jìn)入90年代，簡直變成了天文數(shù)字。如1992年調(diào)查棉田百株卵量曾
害蟲可不是唐僧肉，任人宰割。為了活下去，它們各顯神通，與人類展開了頑強(qiáng)的抗?fàn)?br/> 在化學(xué)農(nóng)藥使用之初，毫無準(zhǔn)備的害蟲曾被殺的潰不成軍，死傷慘重，有時幾乎全軍覆沒。然而，殘存的害蟲又很快組織起來對農(nóng)藥進(jìn)行頑強(qiáng)的抵抗。
道高一尺，魔卻高一丈
首先，害蟲要做的就是加強(qiáng)防御工事，阻止農(nóng)藥的入侵。以蒼蠅為例，原來在居室里噴灑殺蟲劑后，立即就能見到一只只蒼蠅觸藥而死，我們禁不住贊道：這藥真靈！現(xiàn)在呢？很多蒼蠅明明被噴中了卻照樣飛來飛去，好像噴灑在它們身上的不是農(nóng)藥而是香水。從廣告上看，衛(wèi)生殺蟲劑的毒性肯定是比原來更強(qiáng)，噴霧效果也比原來更佳了，為什么反而殺不死蒼蠅了呢？難道買到了假冒偽劣產(chǎn)品？不，至少大部分殺蟲劑是有效的，問題出在了蒼蠅身上?，F(xiàn)在的蒼蠅已非昔日可比，在殺蟲劑長期不斷的“熏陶”下，蒼蠅的表皮逐漸加厚，殺蟲劑的滲透已沒有原來那么容易，穿透表皮的速度越來越慢，能順利透過表皮的量也明顯減少。即使費(fèi)力穿過去的農(nóng)藥也會受到家蠅神經(jīng)組織外層的神經(jīng)膜的阻擋，使其無法擊中所要傷害的神經(jīng)目標(biāo)。因此，殺蟲劑防治效果的降低在很大程度上是因為現(xiàn)在的蒼蠅們加固了自己的防御系統(tǒng)。
其次，害蟲被攻擊目標(biāo)的敏感性降低。譬如有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑的攻擊目標(biāo)是害蟲的“乙酰膽堿酯酶”，這是生物體內(nèi)降解神經(jīng)正常傳導(dǎo)過程中，神經(jīng)末梢釋放的一種重要化學(xué)傳遞物---“乙酰膽堿”的分解酶。當(dāng)該酶受到殺蟲劑的抑制后，其降解能力顯著降低，從而引起乙酰膽堿在神經(jīng)突觸間大量聚集，不斷向神經(jīng)控制的肌肉和腺體組織傳遞錯誤信息，致使肌肉收縮不斷增強(qiáng)，腺體分泌無法終止，害蟲因過度興奮而死?，F(xiàn)在的害蟲經(jīng)過殺蟲劑的洗禮后，將體內(nèi)的“乙酰膽堿酯酶”進(jìn)行了修改，使其對殺蟲劑的敏感性降低，從而大大減少了殺蟲劑對神經(jīng)系統(tǒng)的毒害。據(jù)測定，近年紅蜘蛛體內(nèi)“乙酰膽堿酯酶”對有機(jī)磷殺蟲劑的敏感性僅為原來的1/3。這表明，原本應(yīng)毒死的紅蜘蛛中有2/3因這一改變而幸存了下來。
第三，害蟲對農(nóng)藥的解毒能力增強(qiáng)。農(nóng)藥進(jìn)入害蟲體內(nèi)后，一部分被脂肪體組織捕獲，永久地貯存在了脂肪體組織內(nèi)，就象是一群被關(guān)進(jìn)了集中營的戰(zhàn)俘，完全失去了戰(zhàn)斗力。還一部分尚未進(jìn)入戰(zhàn)場就被直接從消化道排除了體外。更大一部分是被害蟲體內(nèi)的解毒酶降解為無毒物質(zhì)，或被利用，或被當(dāng)作垃圾處理掉。這些解毒酶中有可降解多種殺蟲劑的“多功能氧化酶”、使DDT降解為無毒DDE的“脫氯化氰酶”、專性對付有機(jī)磷的“谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶”、“水解酶”等等，它們使眾多的害蟲免遭殺蟲劑的涂炭。
打不死的害蟲
農(nóng)藥的品種越來越多，殺傷力越來越強(qiáng)，使用量越來越大，但誰能說出世界上哪一種害蟲已經(jīng)被農(nóng)藥完全消滅了？沒有！今天的人們不得不承認(rèn)，害蟲是打不死的。
早在1908年，化學(xué)農(nóng)藥尚處在萌芽階段時，加利福尼亞的美國人就發(fā)現(xiàn)梨園中的蚧殼蟲已經(jīng)不能用石硫合劑完全殺死了。40年代農(nóng)藥最輝煌的時候，已經(jīng)有人注意到許多農(nóng)藥沒有以前那么神了，DDT在居室內(nèi)殺傷家蠅的效果越來越差，在田間對菜粉蝶幼蟲的防治效果也逐漸降低。到50年代，有機(jī)磷已不能有效防治果樹葉螨。60年代，用“六六六”、“對硫磷”防治二化螟，用“馬拉硫磷”、“西維因”防治黑尾葉蟬等都相繼失敗。一件件、一樁樁的農(nóng)藥失效事件使人們猛然醒悟，害蟲對農(nóng)藥產(chǎn)生了抗性。
害蟲的抗藥性已成為害蟲防治中的一個非常突出的問題，并且越來越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，1980年世界上報道的抗性昆蟲有432種，1989年統(tǒng)計已達(dá)589種之多，其中農(nóng)業(yè)害蟲392種。我國也已在農(nóng)業(yè)和衛(wèi)生害蟲方面發(fā)現(xiàn)了30余種害蟲具有抗藥性。更令人擔(dān)憂的是，害蟲的抗藥性還表現(xiàn)出交互抗性和多重抗性的現(xiàn)象，有的甚至發(fā)展出了免疫系統(tǒng)，對類似原理的新農(nóng)藥也預(yù)先產(chǎn)生抗性。因此關(guān)于害蟲抗性的研究成為害蟲防治中的一個熱點(diǎn)。
關(guān)于害蟲產(chǎn)生抗藥性的原因眾說紛紜，歸納起來主要有三種論點(diǎn)。
第一種觀點(diǎn)認(rèn)為，昆蟲群體內(nèi)原本就存在著具抗性基因的個體，施用農(nóng)藥后，無抗性基因的個體絕大多數(shù)死亡，而有抗性基因的個體則被保存下來，繼續(xù)繁殖后代。通過殺蟲劑的多次選擇，害蟲群體中具抗藥性基因的個體數(shù)量不斷增加，群體中的抗藥性基因頻率增大，逐步形成新的抗藥性群體。所以抗藥性是在藥劑選擇壓力作用下形成的一種前適應(yīng)現(xiàn)象。
第二種觀點(diǎn)則認(rèn)為，害蟲的抗藥性產(chǎn)生主要是由于藥劑的誘導(dǎo)作用。害蟲種群在受到藥劑選擇的巨大壓力下，群體內(nèi)的某些個體必然被誘發(fā)出許多基因突變，這些突變基因中可能存在著抗性基因，最后經(jīng)藥劑的多次選擇而形成抗藥性品系。
第三種觀點(diǎn)可以被叫做“基因復(fù)增學(xué)說”。其基本論點(diǎn)是害蟲體內(nèi)原本有抗性基因存在，在特定因子（農(nóng)藥是其中之一）的作用下，體內(nèi)的抗性基因被引發(fā)復(fù)制出多個同樣的基因，即基因復(fù)增。這些復(fù)制出來的抗性基因，還可以進(jìn)一步復(fù)增。復(fù)增后害蟲體內(nèi)的抗性基因頻率增加，相應(yīng)地引起體內(nèi)解毒酶數(shù)量增多或引發(fā)體內(nèi)部分非解毒酶經(jīng)修飾后轉(zhuǎn)變?yōu)榻舛久?，從而提高了害蟲對農(nóng)藥的抵抗能力。
上述幾種論點(diǎn)，都可以找到適當(dāng)?shù)睦佑枰宰C明，但又都不能圓滿地解釋所有的抗藥性現(xiàn)象。也許害蟲抗藥性的形成與發(fā)展，除了受遺傳基因的影響外，還與害蟲種類，用藥歷史等都有很大關(guān)系，是多種因子相互作用的一個復(fù)雜過程。
必須指出，農(nóng)業(yè)病蟲的抗藥性從本質(zhì)上看，是生物體調(diào)整自身固有的生理生化功能和代謝機(jī)制，用來消除外來物質(zhì)對生物體可能發(fā)生的傷害作用。這是物種得以在復(fù)雜的環(huán)境中生存和發(fā)展的一種本能，并不是有了農(nóng)藥才出現(xiàn)這種現(xiàn)象，更不是化學(xué)農(nóng)藥所專有。
抗藥性的產(chǎn)生對化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的影響，也可以說是害蟲的抗藥性毀壞了化學(xué)農(nóng)藥的美好前程。本來化學(xué)農(nóng)藥的使用量是很低的，由于害蟲抗藥性的發(fā)展，防治效果逐步降低，致使從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人們?yōu)榱吮Ｗo(hù)農(nóng)產(chǎn)品免受蟲害，只好一面增加用藥量，一面增加用藥次數(shù)。而這樣又進(jìn)一步助長了害蟲對農(nóng)藥的抗性發(fā)展，接下來，人們只好繼續(xù)增加藥量和使用次數(shù)。多年來，這種惡性循環(huán)的結(jié)果使作物中農(nóng)藥殘留嚴(yán)重超標(biāo)，環(huán)境污染越來越重，噴藥人員中毒的事件接連不斷?？磥砗οx是很難被打死了。
為何害蟲越打越多
豈止是打不死，簡直是越打越多。像前面提到的棉鈴蟲，上世紀(jì)30年代剛侵入中國時只是局部發(fā)生，偶爾有些危害。50年代時才引起人們的關(guān)注，那時他們在棉株上的產(chǎn)卵量最高為百株300粒.進(jìn)入90年代，簡直變成了天文數(shù)字。如1992年調(diào)查棉田百株卵量曾
