BTچیست؟

باسیلوس توریجینسیس یک باکتری است که کریستال های پروتئین تولید می کند و این پروتئین برای بسیاری از حشرات سمی است .Bt در هر جایی از جهان دیده می شود . پیمایش ها نشان می دهد که به میزان کمی در خاک وجود دارد اما گستره آن زیاد است . Bt در مناطق مختلف نظیر سواحل ، صحراها و تندرا ها یافت می شود .

هزاران خانواده از Bt با تولید بیش از 200 نوع پروتئین کریستاله شده که بر روی دامنه وسیعی از حشرات و دیگر بی مهرگان موثرند وجود دارد . Bt  متعلق به خانواده ای از باکتری ها به نام Bacillus cerus است که سبب ایجاد گاستروانریتیس[1](سم غذایی ) در انسان می شود. Bt  با Bacillus Cerus متفاوت است چرا که پلاسمیدی تولید می کند که اگر چه برای حشرات سمی بوده ولی سمیت غذایی برای انسان ندارد .

Bt به میزان فراوانی در کشاورزی به ویژه کشاورزی ارگانیک مورد استفاده قرار می گیرد . به صورت اسپری شده یا در محصولات تراریخته کاربرد دارد .

تاریخچه Bt

وقتی که زیست شناس ژاپنی شیجتان ایشیواتاری[2] علت بیماری سوتو (بیماری اضمحلال ناگهانی )را بررسی می کرد ، زمانی که باکتری باسیلوس تورینجینسیس را در کنار کرم های ابریشم دید ، علت مرگ آن ها را ناشی از این باکتری دانست .(سال 1901) ارنست برلینر ، یک باکتری را که سبب مرگ پروانه آرد مدیترانه ای بود در سال 1911 کشف کرد و در نتیجه Bt برای بار دوم کشف شد . او نام آنرا به خاطر شهر آلمانی تورینجینا که پروانه در آن پیدا شده بود ، باسیلوس تورینجینسیس گذارد . در حالیکه در سال 1901 ، ایشیواتاری آنرا باسیلوس سوتو نامیده بود که به تدریج این نام فراموش شد . در 1915 برلینر از وجود یک کریستال در Bt خبر داد ، اما خصوصیات این کریستال تا مدتها مشخص نشد .

در 1920 کشاورزان از Bt به عنوان یک حشره کش استفاده کردند . در 1938 فرانسوی ها فرمول های تجاری آن را تولید کردند که آن را اسپورین نامیدند . در آن زمان کاربرد آن تنها در زمینه کشتن پروانه آرد بود

محصولات تجاری مختلفی از Bt تولید شد اما تولید این محصولات محدود بود چرا که Bt به صورت اسپری به سرعت توسط باران شسته می شد و توسط اشعه ماورا بنفش تجزیه می گردید ، از سویی بسیاری از حشرات نسبت به انواع مختلفی از Bt که تا آن زمان تولید شده بود مقاوم بودند . Btهای تولید شده تنها روی لاروهای روی گیاهان موثر بوده و حشراتی که در درون گیاه یا زیر زمین و درجاهایی که اسپری بر آن ها اثر نمی گذارد ، زندگی می کردند تحت تاثیر آن قرار نمی گرفتند . اضافه بر آن با توجه به وفور علف کش های سنتزی و کارایی بالای آنها کاربرد Bt جندان زیاد نبود .

در 1956 هاناری ، فیتز- جیمز و آنگوس فهمیدند که عامل اصلی کشندگی Bt به خاطر کریستال های آن است . با این کشف توجه زیادی معطوف به کشف ساختار کریستال ها ، بیوشیمیایی و نحوه عملکرد Bt شد .

در امریکا استفاده تجاری از Bt  از سال 1958  آغاز شد . در سال 1961، Bt به عنوان حشره کش توسط EPA(سازمان حفاظت از محیط زیست ) ثبت شد . تا سال 1977 تنها 13 تا از دودمان های Bt مشخص شده بودند . همه این 13 زیر گونه ، تنها برای گونه های خاصی از لاروهای پروانه ها سمی بودند .در 1944 اولین زیر گونه سمی برای خانواده مگس ها و در 1983 برای سوسک ها کشف گردید .

در دهه 1980 ، استفاده از Bt به علت افزایش مقاومت نسبت به حشره کش های سنتزی گسترش یافت و دانشمندان و کارشناسان محیط زیست فهمیدند که مواد شیمیایی برای محیط زیست مضر است . Bt ارگانیک بوده و روی گونه های مشخصی اثر می گذارد و اثر سویی بر محیط زیست ندارد . به همین دلیل دولت و صنایع خصوصی شروع به سرمایه گذاری بر روی Bt کردند .

امروزه هزاران خانواده از Bt وجود دارد . گروهی از آنها ژنهایی دارند که حاوی کدهایی با کریستال های سمی درDNA   است .

با پیشرفت در زیست شناسی ملکولی ، انتقال ژنها به درون گیاه میسر شد . اولین گیاه مهندسی شده ژنتیکی ، در سال 1955 توسط EPA ثبت شد . امروزه محصولات GM (تغییر ژنتیکی داده شده) شامل سیب زمینی و پنبه در اقصی نقاط جهان کشت می شود .

Bt چطور کار می کند ؟

خوردن Bt  سبب مرگ در حشرات می شود .  سم Bt در pH بالای روده حشرات حل شده و فعال می شود . سم سپس به سلول های روده حشرات حمله کرده و آنرا سوراخ می کند . اسپورهای Bt به بیرون از معده رفته ، در بدن حشره رشد و نمو کرده و در روزهای بعدی سبب مرگ حشره می شوند . اگر چه سم ، حشره را فورا نمی کشد اما چون حشره از ساعتی بعد دیگر نمی تواند غذا بخورد ، دیگر به گیاهان حمله نمی کند . اسپورهای Bt به حشرات دیگر منتقل نمی شود و به عبارتی مسری نیستند .

• 1- حشره کریستالها و اسپورهای Bt را خورده
• 2- سم به گیرنده های خاصی در روده متصل شده و غذا خوردن حشره را متوقف می کند .
• 3- کریستالها سبب تخریب دیواره روده شده و اجازه می دهد اسپورها و باکتری ها وارد بدن شود .
• 4- حشره بر اثر ازدیاد باکتری ها و اسپورها در داخل بدن خود می میرد .

عملکرد Bt اختصاصی است . خانواده های مختلفی از Bt برای گیرنده های متفاوتی در دیواره معده سازگار شده اند . سمیت Bt وابسته به تشخیص گیرنده ها و اتصال به آنها و در نتیجه تخریب روده است . هر گونه حشره نوعی گیرنده مخصوص به خود دارد که تنها پروتئین سمی خاصی به آن متصل می شود مثل یک قفل برای یک کلید .

به همین دلیل است که کشاورزان باید مراقب باشند که گونه آفت مورد نظر با پروتئین سمی Bt مرتبط بوده و مربوط به آن حشره باشد . این موضوع به حشرات مفید هم کمک می کند ، چرا که Bt تنها به هدف مورد نظر خود حمله کرده و به آن ها تقریبا کاری ندارد .

پناهگاهی برای محصولات Bt

برای جلوگیری از ایجاد مقاومت نسبت به Bt نیاز به پناهگاه هایی است . این پناهگاه ها شامل ایجاد شرایطی است که انواع مختلف از حشرات غیر مقاوم با یک حشره مقاوم به Bt همجوار شده تا در نهایت حشره غیر مقاوم بوجود آید . لذا محصولات Bt با ردیفی از محصولات غیر Bt کشت می شود . قوانین ژنتیک می گویند که در نهایت حشراتی تولید می شوند که مقاوم به Bt نیستند . در امریکا EPA ، کشاورزان ذرت کار Bt را ملزم کرده است که این پناهگاه ها را ایجاد کنند .

• 1- پرورش دهندگان باید بیش از 80% از زمین های ذرتشان را به ذرت Bt اختصاص داده و 20% مربوط به غیر Btباشد .
• 2- سطح پناهگاهی باید نزدیک به محصول Bt باشد . باید در 2 مایلی مزرعه قرار بگیرد .
• 3- اگر پناهگاه به صورت نواری باشد . نوارها باید حداقل 3 ردیف باشند .

کریستال های Bt چه هستند ؟

کریستال های Bt پروتئین های کریستالی با خاصیت حشره کشی هستند که در فرایند تولید اسپور در بعضی از خانواده های Bt بوجود می آیند . Bt پروتئین هایی تولید می کند که در فرم یک کریستال دور هم جمع می شوند . این پروتئین های کریستاله برای حشراتی که دشمن انسان بوده سمی است . همچنین جهت حشراتی به کار می رود که به حشرات سودمند برای انسان صدمه می زند . 1500 حشره شناخته شده که Bt روی آن ها اثر می گذارد .

پروتئین های کریستاله به گیرنده های خاصی در روده حشرات متصل می شوند . مقداری از حشرات این گیرنده ها را دارند . انسان ها و دیگر مهره داران این گیرنده ها را در بدنشان ندارند و لذا روی آن ها تاثیر نمی گذارد .

گیاه تراریخته Bt

از سال 1996 با انتقال توالی های کوچکی از ژنها به داخل گیاه از باکتری Bt سعی شد تا این گیاهان پروتئین کریستاله را بسازند . با این روش گیاهان خودشان می توانند پروتئین ها را ساخته و از خود در مقابل حشرات بدون نیاز به هر گونه اسپری خارجی محافظت کنند . در سال 1999 ، 29 میلیون اکر ذرت ، سیب زمینی و پنبه Bt در سطح جهانی کاشته شدند . تخمین زده می شود که امریکا با استفاده از پنبه ای که توسط Bt محافظت می شود ، نزدیک 92 میلیون دلار صرفه جویی کند.

محصولات Btخصوصا می توانند در مقابل کرم ذرت اروپایی ، کرم بذر جنوب غربی ، کرم شکوفه تنباکو ، کرم غوزه پنبه ، کرم غوزه صورتی و سوسک سیب زمینی کلرادو حفاظت شوند . دیگر فواید Bt عبارتند از :

• 1- کاهش اثر پذیری محیط از آفت کش ها- وقتی که گیاهان توسط سمی که در بافت های خودشان تولید می شود حفاظت شوند دیگر نیازی به اسپری آفت کش های سنتزی یا اسپری انواع دیگری از Bt نیست .
• 2- افزایش شانس زندگی حشرات مفید – پروتئین های Bt حشرات مفید را نمی کشد .
• 3- کاهش عوارض آفت کش ها – برای کشاورزان و ارگانیسم هایی که هدفمان نابودی آن ها نیست .

ریسک های بالقوه ناشی از کاربرد Bt :

• 1- گیاهان مهاجم – تغییرات ژنتیکی بواسطه اصلاح نباتات یا مهندسی ژنتیک می توانند تغببراتی درگیاهان ایجاد کنند که آن ها را مهاجم کند . این موضوع موجب نگرانی استفاده کنندگان است .
• 2- مقاومت نسبت به Bt – بزرگ ترین ریسک ناشی از کاربرد Bt مقاوم شدن هدف است . کشاورزان گام های مختلفی را جهت دوری از این وضعیت می توانند بردارند .
• 3- آلودگی ناشی از تلقیح ژنها – اگر چه این موضوع هنوز ثابت نشده اما محصولات تراریخته می توانند گیاهان بومی را به ژنهای خود آلوده کنند .

امنیت حیوانات

بررسی ها نتیجه داده که محصولات Bt برای محیط و پستانداران بی خطراست . EPA چیزی در مورد مخاطرات ناشی از کاربرد Bt پیدا نکرده است . در واقع سازمان حفاظت از محیط زیست Bt را امن دانسته است . Bt اغلب نزدیک دریاچه ها ، رودخانه ها و اقامتگاهها استفاده می شود و هیچ اثری روی حیات وحش مثل پستانداران ، پرندگان و ماهی ها ندارد .

افرادی که در معرض 1000 میلی گرم طی 3-5روز قرار گرفته اند ، هیچ آثاری از بیماری از خود نشان نداده اند . مقداری از آزمایش ها روی حیوانات انجام شد . نتایج نشان داد که اثر کمی روی حیوانات دارد . Btروی سیستم هاضمه پستانداران بدون اثر است .

Bt در خرگوش ها روی چشم هایشان اثر تحریک کنندگی دارد . تحریک جزیی هم روی سیستم تنفسی حیوانات دیده شده است . سم Bt خاصیت سرطانی یا مزمن شدن را در بدن ندارد . هیچ نشانه ای نداریم کهBt روی سیستم زاد و ولد حیوانات اثر بگذارد .

مرجع:

Bacillus thurigiensis.university of California university.available at www.bt.ussd.edu.bacillus thurigiensis