Biologická ochrana (13): Insekticidní peptidy

30. 06. 2025 Ing. Jiří Nermuť, Ph.D.; Biologické centrum AV ČR, v.v.i. Škůdci Zobrazeno 510x

Pavouci patří mezi nejúspěšnější predátory hmyzu na Zemi. Klíčovým faktorem jejich evolučního úspěchu je často jed, který dokáže paralyzovat a zabít kořist. Jed umožňuje pavoukovi znehybnit kořist, která je často výrazně větší než on sám. Odhaduje se, že počet peptidů, které se nachází v pavoučích jedech přesahuje 10 mil., přičemž je tu předpoklad, že značná část z nich je insekticidních.

Pavoučí insekticidy

Pavoučí jedy představují bohatý zdroj nových insekticidních látek. Jejich výhodou oproti běžným pesticidům je, že jejich toxiny získaly selektivitu a účinnost vůči hmyzí kořisti během více než 400 mil. let koevoluce s hmyzími kořistmi. Další výhodou pavoučích peptidů je vysoká chemická a tepelná stabilita. Kupříkladu peptid z jedu pavouka Hadronyche versuta, je velmi odolný vůči řadě trávicích enzymů, je stabilní v organických rozpouštědlech, velmi kyselých podmínkách a při teplotách až 75 °C. To je vskutku úctyhodný výkon a dává dobrou naději na praktické využití.

Určitou obavu při vývoji insekticidů na bázi peptidů z pavoučího jedu vyvolávala možnost, že nebudou aktivní při orálním, tedy požerovém podání. Protože pavouci vstřikují jed přímo do své kořisti, neexistuje pochopitelně evoluční tlak na vývoj toxinů s orální aktivitou. Přesto ale i takové peptidy existují. Například jeden z peptidů v jedu australské tarantule Selenotypus plumipes má silnou orální aktivitu proti housenkám černopásky bavlníkové (Helicoverpa armigera) a klíšťatům. Předpokládá se také, že tento peptid s označením Hv1a je orálně toxický i pro další škůdce, neboť transgenní rostliny, produkující tento peptid, jsou toxické i pro blýskavku bavlníkovou (Spodoptera littoralis). Překvapivě je velká část pavoučích jedů toxická orálně i pro octomilky (Drosophila melanogaster).

To všechno je hezké, řekne si leckterý čtenář, ale co je nám to platné, když žádný přípravek na bázi těch skvělých pavoučích jedů není komerčně dostupný. Ale pozor, chyba lávky! On dostupný je, jmenuje se Spear a vyvinuli ho ve společnosti Vestaron Crop Protection. Ta tento pesticid nejen vyrábí, ale i prodává, dokonce v některých Evropských zemích. Ale jak to všechno začalo?

Jediný zatím dostupný přípravek na bázi pavoučího peptidu hubí larvy motýlů

Schematické znázornění účinku insekticidu na bázi pavoučího jedu

Možnosti využití v praxi

Na samém počátku byla skupina vědců, kteří studovali pavouky a přitom narazili v Austrálii na pavouka druhu sklípkanec jedovatý (Atrax robustus), který žije v Modrých horách. Jak se záhy ukázalo, je to pavouk s nesmírně komplexním jedem. Dokonce se uvádí, že je to vůbec nejsložitější pavoučí jed na světě. Pravděpodobnost využití v zemědělství se zdála téměř nulová, neboť tento jed kromě jiných organizmů dovede s přehledem zahubit i savce. Při následných laboratorních studiích jedu se ukázalo, že některé jeho složky nejsou pro savce a další obratlovce toxické, zatímco vůči určitým druhům hmyzu si svoji toxicitu zachovávají. Toxické byly pro ty druhy hmyzu, které jsou přirozenou součástí pavoukovy potravy. A některé z nich patří mezi zemědělské škůdce. Od této chvíle už bylo jasné, že se objevil nový kandidát na přírodní insekticid.

Pochopitelně tu byla nemalá skepse k možnosti pavoučí jed prakticky využít. Dosud se to nikomu nepodařilo a velcí hráči na trhu o tuto možnost také nejevili zvláštní zájem. Dostat přírodní látku do praxe není vůbec tak snadné, jak by se to mohlo zdát, zvláště, když se jedná o tak specifickou věc, jako je pavoučí peptid. Každý výzkumník si položí hned na začátku otázku, jak něco takového vůbec vyrobit? A jak toho udělat hodně, a hlavně levně. Na tomto sítu bohužel ztroskotá značná část pokusů. Další problém pak je, jak účinnou látku doručit na správné místo v hmyzím těle, a nakonec je tu překážka jménem registrace.

Nicméně všechny tyto problémy mají svá řešení. Například samotná produkce by ještě před pár desítkami let byla zhola nemožná či velmi obtížná. Ale s rozvojem metod molekulární biologie a genového inženýrství začalo být možné snadno a rychle připravovat geneticky modifikované organizmy. V tomto případě posloužily docela obyčejné kvasinky, do kterých byly vneseny geny odpovědné za syntézu požadovaného jedu. Pak už to bylo jen o tom naučit se, jak ve velkém tyto upravené kvasinky kultivovat a následně z jejich těl požadovanou látku získat v dostatečné kvalitě.

Hned vzápětí se ale objevil další problém. Na rozdíl od jedu výše zmíněné tarantule, není tento jed při orálním podání toxický. Jak ho tedy dostat ze střeva do hemolymfy hmyzu? Bylo nezbytné vytvořit mix dvou látek, jedné účinné a druhé podpůrné. Podpůrná látka má jediný účel, a to poškození stěny střeva hmyzu tak, aby se pavoučí jed mohl dostat do hemolymfy a vykonat tam to, pro co byl stvořen přírodou.

U látky tohoto typu následoval problém s registrací. Něco takového nikdy na trhu nebylo a legislativa neměla žádné vhodné mechanizmy, jak takovou látku adekvátně posoudit. Nakonec se však americká EPA rozhodla přiklonit k tomu, že se jedná o málo nebezpečný biopesticid. V EU je to momentálně podobně složité, i když první vlaštovky už máme. Zatím je možné si insekticid na bázi pavoučího jedu pořídit v Řecku, Itálii a na Kypru. Je tak jen otázkou času, kdy dorazí i k nám, což je jistě dobrá zpráva. Obzvláště pro ty, kteří mají problémy s housenkami motýlů a zároveň potřebují přípravky vysoce bezpečné pro včely.

Mechanizmy účinku a aplikace

A jak že vlastně takový pavoučí insekticid funguje? Trochu jinak než konvenční insekticidy, které mají obyčejně poměrně jednoduchý mechanizmus účinku a hmyz si proti nim snadno vyvíjí rezistenci. A také trochu jinak než běžné biologické insekticidy na bázi např. rostlinných extraktů, které jsou sice šetrné k životnímu prostředí a samozřejmě na hmyz účinkují, avšak chybí jim razance syntetických látek.

Insekticidy na bázi pavoučích peptidů jsou klasifikovány jako biologické, protože jsou odvozeny z přírodních peptidů, což jsou malé proteiny složené z několika molekul aminokyselin. Nicméně na rozdíl od tradičních biologických produktů působí podobně jako syntetické insekticidy, protože narušují nervové receptory škodlivých organizmů, proti kterým jsou specificky určeny. Pavoučí insekticid tedy není příliš širokospektrální a je tak poměrně bezpečný pro necílové organizmy. Stručně shrnuto tyto látky jsou velmi účinné, specifické a ekologicky šetrné. Zdálo by se tedy, že máme na dosah téměř revoluci v přípravcích. Budoucnost jistě ukáže, jak se uchytí, ale zatím to vypadá docela slibně.

Aplikace produktů na bázi peptidů v ochraně rostlin nabízí udržitelný a účinný způsob managementu populací hmyzích škůdců. Je to způsob ochrany, který minimálně zatěžuje životní prostředí vodní zdroje i konzumenty, člověka nevyjímaje. Zároveň usnadňuje celou technologie produkce, ochrany a sklizně, neboť nabízí nulovou ochrannou lhůtu a bezpečí pro opylovače. Přírodní peptidy tak vstoupily na scénu a přidávají se k dalším biopesticidům, vstup to byl vskutku impozantní. Přejme jim, ať brzy neztratí dech a co nejdříve se začnou rozmnožovat o další a další látky. Určitě je tu mimořádný potenciál nahradit vysoce účinnou biologickou alternativou postupně z trhu stahované konvenční přípravky, a to je více než dobrá zpráva pro každého zemědělce.

Sklípkanec jedovatý je původem z Austrálie

Zdrojem zemědělsky zajímavého jedu jsou i některé tarantule

Tento článek byl vytvořen s finanční podporou programu Interreg Bavorsko - Česko v rámci projektu BYCZ01-039 AIIC.