العوامل البيوكيميائية المسببة لمقاومة الحشرات للمبيدات

Biochemical factors of insect esistance

يمكن توضيح أسباب مقاومة الحشرات لفعل المبيدات في الشكل التخطيطي التالي .

شكل يوضح : أسباب مقاومة الحشرات لفعل المبيدات .

تتحكم العوامل الوراثية في المقاومة الفسيولوجية . وبصفة عامة .. فإن نفس نفاذية المبيد خلال الكيوتيكل ، أو تراكم السم في الأعضاء ، مع انخفاض مستوى التمثيل قد لا يعتبر عاملاً أو سبباً رئيسيا في مقاومة الحشرات لفعل المبيدات ، خاصة الفوسفورية العضوية . وقد أثبت العالم Sawicki أن عامل تأخر حدوث النفاذية Penetration-delaying factor يعطى ، منفرداً ، مقاومة ضعيفة للذباب المنزلي عند تعرضه للديازينون ، وعند خلطه عامل فقد الإيثيل Desethylating Factor .

تزداد المقاومة لفعل عديد من المركبات الفوسفورية العضوية ، بالمقارنة بفعل العامل الخاص لفقد الإيثيل منفرداً ، مما يوضح التداخل الكامل بين العاملين في اتجاه رفع مستوى المقاومة . ومن المحتمل أن يبطئ عامل تأخر حدوث النفاذية من دخول مركبات الثيونات بمعدل أكبر من دخول مركبات الأوكسونات القابلة . وترجع زيادة إفراز المبيد لزيادة مستوى التمثيل ، وقد لا تكون سبباً للمقاومة.

قد ترجع تقنيات المقاومة Mechanism of resistance إلى أسباب بيوكيميائية . فمن المعروف أن المبيد يقتل الآفة نتيجة تداخله النظام الحيوي الحساس (Sensitive mechanism (SM اللازم لحياة الآفة . وعموماً .. قد يكون النظام الحساس للمبيد بسيطاً نسبيا ، وقد يكون غاية في التعقيد ويؤثر المبيد الكيميائي على النظام الحساس في اتجاهين ، هما :

1 - إضافة نظام واق (Protective mechanism (PM يعمل على منع التداخل بين المبيد ، والجهاز الحساس إلى حد ما .

2 ـ تغيير أو إحلال النظام الحساس ببعض نظم أخرى غير حساسة لا تتأثر بالمبيد Insensitive mechanism (IM) .

وعموماً .. يمكن استعراض الأسباب البيوكيميائية للمقاومة فيما يلى :

1 ــ نظم السلوك Behaviour patterns

يعتبر النظام الواقي نظاماً سلوكيا تستحدثه الحشرة لحماية نفسها من ملامسة المبيد . ففي سلالات الحشرة القشرية الحمراء المقاومة لغاز حمض الأيدروسيانيك ، تطول فترة إغلاق الثغور التنفسية ( 30 دقيقة بالمقارنة بدقيقة واحدة في السلالة الحساسة ) ، ويعتقد أن إطالة فترة إغلاق الثغور التنفسية نظام يمكن الحشرة من مقاومة فعل الغاز. وبالرغم من فشل الدراسات المتقدمة في تأكيد هذا الدور ، إلا أنها أوضحت أن جهاز قفل الثغور قد لا يكون العامل الهام في المقاومة ، وقد تكون سرعة التخدير الوقائي Protective stupefaction في سلالات الحشرة المقاومة للغاز هي إحدى نظم السلوك ، ولكن ذلك لم يتضح بشكل قاطع حتى الآن . وهناك العديد من الاقتراحات التي لم تحظ بتأييد كاف تشير إلى أن الحشرات المقاومة تكون أكثر تجنباً للمبيد ، أو قد يحدث لها تخدير بفعل المبيد ، أو تمتنع عن هضم ، أو ملامسة المبيد . وعموماً .. يمكن اعتبار هذا العامل صورة من المقاومة السلوكية دون أن يندرج تحت المقاومة الفسيولوجية ( الوراثية ) الكاملة .

2 - انخفاض مستوى نفاذ المبيد داخل الحشرة

Reduced penetration (Impermeability)

يعتبر التغير في سمك ، أو نفاذية الجليد بما يقلل من دخول المبيد داخل جسم الحشرة الاحتمال الثاني للنظام الوقائي . فعندما تلامس الحشرة مبيد ما يكون مستوى نفاذ المبيد إلى داخل الجسم بطيئاً ، وتكون فرصة الحشرة في التخلص من المبيد أكبر ما يمكن سواء بإفرازه خارج الجسم . أو بتمثيله إلى مركبات غير سامة ، ويصبح تركيز المبيد الذي يصل للهدف غير كاف لإبطال فعل ، او دور النظام الحساس ، فيفشل في قتل الحشرة . ومن المعروف أن التصلب السميك ، والغليظ لجليد الحشرة يعتبر أحد أسباب مقاومة الحشرة لفعل المبيد عن ملامستها له ، إذ لوحظ أن هناك ارتباطاً إيجابيا بين مقاومة الحشرة للبيرثرينات ، وزيادة سمك الجليد . كما أنه من المعروف أن المقاومة الطبيعية العالية للنطاطات ضد الـ د.د.ت تكون نتيجة فشل المركب في النفاذية السريعة خلال الجليد ، أو القناة الهضمية بينما يكون الـ د.د.ت ساما جدا لهذه الحشرات عند معاملته حقناً في الدم . كذلك ترجع المقاومة العالية ليرقات خنافس الحبوب Trogoderma gramariam إلى فشل الـ د.د.ت في اختراق الجليد ، وقد يعزى ذلك إلى أن طبقة الشمع لا تذيب هذا المركب . ولم تتأكد بعد النظرية التي تفسر مقاومة الذباب المنزلي للـ د.د.ت خلال جليد كل من السلالة المقاومة ، والسلالة الحساسة للذباب المنزلي . وعند معاملة جرعات عالية من ال د.د.ت ضد سلالة الذباب المنزلي ذات المقاومة العالية ، فقد يصبح معدل النفاذية العامل المحدد ، حيث تظل كميات كبيرة من المبيد خارج الجلد دون امتصاص . وتشير نظرية أخرى إلى أن قد ترجع مقاومة الـ د.د.ت جزئيا إلى انخفاض نفاذية ، وتوزيع الـ د.د.ت ، وقد أعيد تأكيد هذه النظرية في الدراسات الحديثة .

3ـ انخفاض حساسية النظام الإنزيمي

Decreased sensitivity of the enzyme system

عند اختلاف السلالة المقاومة عن الحساسة في درجة تأثر الجهاز الحساس بالمبيد ، بحيث تكون السلالة المقاومة أقل حساسية ، أو تأثراً بالمبيد ، فإن ذلك يعني أنه إذا وجد تركيز قاتل داخل جسم السلالتين ، فإن السلالة ذات الجهاز الأقل حساسية سوف تتمكن من تحمل هذا التركيز ، بينما لا تتحمله السلالة الحساسة لشدة حساسية النظام الإنزيمي بها ، مما يؤدى إلى موت هذه السلالة .

ومما يؤكد أهمية انخفاض حساسية النظام الإنزيمي ( الجهاز الحساس ) ، أن الذباب المنزلي المقاوم للـ د.د.ت يحتوى في الغالب على كمية من المبيد داخل جسمه ، دون أن تظهر عليه أعراض التسمم ، بينما نجد أن نفس التركيز من المبيد يؤدى إلى موت الذباب الحساس . وفى تجارب على العنكبوت الأحمر Tetranychus urticae .. لوحظ وجود تغيير في صفات المادة الخاضعة للإنزيم بالسلالة المقاومة من نوع Lover kusen . كما وجد في سلالتين مقاومتين من نوع Newzealand أن جين المقاومة يحدد تركيب ، أو جزء من تركيب إنزيم الكولين إستريز ، وأن الإنزيم المتحور أو المستبدل يؤدى إلى نقص في حساسية العنكبوت الأحمر تعطى الحيوان الوقت الكافي لتكسير المبيد .

وعموماً .. يمكن القول بأن انخفاض حساسية النظام الحيوي الحساس يعتبر نوعاً من النظم الواقية للحشرة . ومع ذلك تشير بعض الدراسات إلى ندرة حدوث طفرات تحول النظام الحيوي الحساس إلى نظام غير حساس ، حيث إن حساسية إنزيم الكولين إستريز في الذباب المنزلي المقاوم للمركبات الفوسفورية تعادل حساسيته في الذباب المنزلي الحساس .

4 - زيادة تركيز المادة الأساسية للجهاز الحساس Highers M concentration

يتطلب وجود تركيزات مرتفعة من المادة الأساسية للنظام الحيوي الحساس استخدام كميات أكبر من المبيد ، حتى يظهر التأثير القاتل . ويقصد بالنظام الحيوي الحساس تلك الأجهزة ، أو النظم الحيوية التي يؤدى تأثيرها بالمبيد إلى ظهور أعراض التسمم على الحشرة . وقد تحدث تغييرات نوعية في هذه الأجهزة تؤدى إلى حاجة الحشرة لكميات أكبر من المبيد ، حتى يظهر فعله السام . ومن الأمثلة على ذلك .. ارتفاع مستوى إنزيم السيتوكروم أوكسيديز Cytochrome oxidase في سلالة الذباب المنزلي المقاوم للـ د.د.ت بمقدار مرة ونصف أعلى من السلالة الحساسة ، وارتفاع مستوى إنزيم الكولين إستريز في بعض السلالات المقاومة للمبيدات الفوسفورية العضوية ( العنكبوت الأحمر ) بالمقارنة بالسلالات الحساسة . ومن جهة أخرى لم تلاحظ أية فروق في كمية أو نوع إنزيم الكولين إستريز بين السلالات الحساسة ، والمقاومة للمبيدات الفوسفورية العضوية من الذباب المنزلي ، أو بعوض الكيولكس .

5- وجود مستويات عالية من النظم الحساسة الثانوية

Higher levels of secondary biocemical mechanisms

ويعني ذلك زيادة كمية بعض النظم الحيوية التي لا تتأثر مباشرة بالمبيدات . فالتأثير الأولى لمركب الـ د.د.ت على الجهاز العصبي غير معروف على وجه الدقة ، بينما يتلخص التأثير الثانوي في زيادة إثارة الحشرة Hyper excitation ؛ مما يؤدى لحدوث انقباضات عضلية عنيفة Muscular Convulsions ، فتستهلك الحشرة المعاملة بالمبيد كميات كبيرة من الأكسجين . ومن ثم نجد أن الزيادة في نشاط إنزيم السيتوكروم أوكسيديز Cytochrome Oxidase ، في سلالة الذباب المنزلي المقاوم للـ د.د.ت ، قد تحمى الحشرة من التأثير القاتل للمبيد ، وذلك لارتباط زيادة تركيز هذا الإنزيم برفع كفاءة الحشرة في استخلاص الأكسجين . ويوضح هذا المثال أن ارتفاع مستوى نشاط النظام الحيوي الثانوي قد يعمل على رفع قدرة الحشرة في التغلب على التأثير الأولى للمبيد على الجهاز العصبي .

6 ـ قيام نظم حيوية غير حساسة بوظيفة نظم حيوية حساسة

By- Passing» of on SM by anIM»

إذا كان هناك جهازان حيويان أحدهما حساس ، والآخر غير حساس ، ويقوم كلاهما بنفس العمل داخل جسم الحشرة ، فعند إجراء العمليات الحيوية خلال النظام غير الحساس بمستوى أعلى من النظام الحساس تصبح الحشرة مقاومة لفعل المادة السامة .

وخير مثال على ذلك وجود ثلاثة نظم أساسية رئيسية مسئولة عن استخلاص الأكسجين أثناء عملية التنفس ، وهي إنزيمات السيتوكروم التي تحتوي على الحديد ، وإنزيمات الأوكسيديز التي تحتوي على النحاس ، وإنزيمات الأوكسيديز التي تحتوي على الفلافوبروتين . وتمنع بعض السموم ، مثل : غاز سیانور الأيدروجين HCN ، وثاني كبريتور الكربون عمل الإنزيمات التي تحتوي على معادن الحديد والنحاس ، ولكنها لا تثبط فعل الإنزيم المحتوى على الفلافو بروتين . وقد لوحظ أن طور العذراء في حشرة Platysamla cecropin يقاوم بشدة فعل غاز السيانيد لانخفاض مستوى الإنزيمات المحتوية على المعادن في هذا الطور ، مع قيام إنزيم الفلافو بروتين أوكسيديز بالدور الرئيسي في عملية التنفس . أما بقية أطوار الحشرة فهي حساسة لغاز HCN نظراً لأنها تعتمد على إنزيمات التنفس المحتوية على معادن .

7 - زيادة مستوى تخزين المبيد (المتراكم) (Increased storage (accumulation

كلما زادت قدرة الحشرة على تخزين كمية من المبيد ، أو أحد نواتج تمثيله السامة في أنسجة غير حساسة ، انخفضت الكمية الواصلة من المبيد للجهاز الحساس ، وتمكنت الحشرة بالتالي من تحمل تركيز أعلى من الحشرة التي لا يمكنها تخزين المبيد ، أو أحد نواتج تمثيله . وتزيد كمية المبيد داخل الجسم في بعض الحالات – إلى مستوى لا يمكن تخزينه ، وبذلك تصل الزيادة إلى الجهاز الحساس : ، وتؤدى إلى موت الحشرة إذا كانت كافية . ويحدث التخزين غالباً في الأجسام الدهنية للحشرة ؛ لذا تؤدى زيادة درجة ذوبان المبيد في الدهون إلى زيادة معدل التخزين من جهة ، وخفض كمية المبيد التي تصل للجهاز الحساس من جهة أخرى . وعلى هذا الأساس وضعت نظرية التوزيع Distribution theory ، أو نظرية الحاجز الدهني Lipid barrier theory ، والتي تفترض حدوث بعض التغييرات الكمية والنوعية في الأنسجة الدهنية للحشرات المقاومة ، بما يؤدى إلى زيادة الكمية المخزنة من المبيد في هذه الأنسجة ، وبالتالي لاتصل إلى الأماكن الحساسة من جسم الحشرة .

ولقد تمكن وايزمان عام 1957 من رفع درجة تحمل الذباب المنزلي للـ د.د.ت عن طريق الحقن بزيت الزيتون ، مما زاد من قدرة الحشرة على التخزين . وعلى العكس .. تمكن الباحث من رفع مستوى حساسية الذباب للمبيد عند حقنه بإنزيم الليبيز الذي يحلل الدهون ، فانخفضت كمية الـ د.د.ت الذائب في الدهن ، والمخزن بها .

مما سبق .. يتضح أن تخزين المبيد ، أو أحد نواتج تمثيله السامة في أنسجة غير حساسة في جسم الحشرة يقلل من كمية المبيد التي تصل للجهاز الحساس ، ويصبح الجسم بذلك قادراً على هدم الكمية الباقية ، وتحويلها إلى مركبات أقل سمية ، ثم طردها خارج الجسم . وعموماً .. لا يمكن اعتبار التخزين العامل الوحيد المسئول عن مقاومة الحشرة لفعل المبيد ، ولكن هناك العديد من العوامل الحيوية الأخرى في هذا السبيل .

8- سرعة إفراز المبيد خارج الجسم Increased excretion

تشير الدراسات إلى إمكانية نفاذ تركيز مميت من المبيد ، ووصوله داخل جسم الحشرة . وعلى الجانب الآخر يتم إفراز معظمه خارج الجسم بسرعة ، فتكون كمية المبيد التي تصل إلى الجهاز الحساس غير كافية لإحداث القتل . وقد لوحظ أن الصرصور الأمريكي يطرد مبيد الديميتان Dimetan على صورته الأصلية دون أي تغيير إلى خارج الجسم . وخير مثال على تمثيل المبيد ، وتحويله إلى مركبات أخرى معاملة يتم طردها خارج الجسم ، ما حدث بعد 24 ساعة من المعاملة السطحية لسلالة الذباب المنزلي المقاوم لمبيد الديلان Dilan ( خليط من البرولان والبيولان ) بمركب البرولان ، حيث تم امتصاص نصف تركيز البرولان المستخدم ، ولم تتبق في جسم الحشرة سوى كمية ضئيلة من المركب ، بينما وجدت كميات كبيرة من مركبين سامين في براز الذباب ، أحدهما يشابه البرولان في خواصه الكيميائية ويقاربه في سميته ليرقات البعوض ، والآخر يختلف عن البرولان كما أنه أقل سمية . وكان تواجد هذين المركبين بنسبة 75% و 94% من تركيز البرولان على التوالي . وعند تعريض يرقات بعوض الأييدس  Aedes aegypti للـ د.د.ت بتركيز جزء/ المليون ، وقامت الحشرة بمجابهة السم حيث أفرزت القناة الهضمية الغشاء حول الغذائي Peritrophic membrane ، وازداد في الطول ، حيث وصل إلى 3 مم ، بينما يبلغ طول الغشاء في اليرقات العادية حوالى 0.5 مم . ويتم طرد الغشاء المحتوى على الـ د.د.ت إلى خارج الجسم . وتعتبر هذه الوسيلة هامة في تخلص الحشرة من السم .

9 - نظم إبطال مفعول السم Detoxication mechanisms

بعد دخول المبيد جسم الحشرة ، فإنه يتعرض لمجموعة من التفاعلات الحيوية المختلفة ، يعمل معظمها على تحويل المبيد إلى مركب أقل سمية ، أو عديم السمية للحشرة ( تحول هدمي ) ، وقد تحوله إلى مركب يسهل على الحشرة طرده من الجسم . وفى حالات قليلة .. قد يتحول إلى مركب أكثر سمية ( تحول تنشيطي ) . وقد ثبت من الدراسات أن من أهم العوامل المسببة لمقاومة الحشرات لمعظم المبيدات ، تلك التفاعلات الإنزيمية التي تغير جزئ المبيد بعد دخوله الجسم بسرعة ، وتحوله إلى مواد غير سامة . وهي تعتبر من أهم نظم إبطال مفعول السم Detoxication mechanisms ، بحيث تكون النتيجة النهائية فشل المبيد في الوصول إلى الهدف بالتركيز القاتل . ومن المتوقع وجود هذه الأجهزة طبيعيا في الحشرات ، وذلك لحمايتها من المواد الكيميائية السامة .

وقد قيم Winteringham عام (1962) نتائج بعض الدراسات التي أظهرت فروقاً واضحة في معدل إبطال مفعول السم بين الحشرات العادية والمقاومة ، حيث كان هذا المعدل أعلى في السلالات المقاومة عنه في الحساسة . وقد ذكر هذا الباحث أيضاً أن معدلات نشاط العمليات الحيوية كالتمثيل مثلاً تعتمد أساساً على الحالة الصحية للحشرة ، فعند معاملة حشرة مقاومة ، وأخرى عادية بجرعات متساوية من المبيد ، فمن المتوقع انخفاض معدل حدوث التمثيل داخل الحشرة العادية نتيجة لحساسيتها ، بينما لا يتأثر معدل تمثيل المبيد كثيراً في الحشرة المقاومة . وبناءً على ذلك .. يمكن استنتاج أن زيادة معدل إبطال مفعول السم في الحشرات المقاومة ، بالمقارنة ، بالعادية قد تكون نتيجة لظاهرة المقاومة وليس سبباً لها . وفيما يلي أهم الإنزيمات الهادمة للمبيدات :

(أ) الإنزيمات الهادمة للـ د.د.ت DDT-detoxifying enzymes

لوحظ أن مقاومة الذباب المنزلي للـ د.د.ت يتحكم فيها ثلاثة جينات على الكروموسوم الثاني ، وجين مفرد على الكروموسوم الخامس ، ويتحكم الأخير في تكوين إنزيم DDT dehydrochlorinase ، والذي يعمل على إزالة جزئ كلوريد الأيدروجين من الـ د.د.ت . ولا يوجد هذا الإنزيم في طور البيضة ، أو الأعمار اليرقية الأولى ، وإنما يظهر بعد ذلك ، ويزداد في المستوى خلال طور اليرقة ، ويصل لأقصاه في طور العذراء . ويستمر هذا الإنزيم في الثبات خلال السبعة أيام الأولى من طور الحشرة الكاملة . ويتوزع هذا الإنزيم في أنسجة الحشرة الكاملة ، كما يتركز أساساً في الأجسام الدهنية ، والجهاز العصبي المركزي ، والجلد ، والهيموليف ، والعضلات على الترتيب . ويكون الإنزيم النقي عبارة عن جلوبيولين ، وزنه الجزيئي أقل من 80000 . ويحتاج الإنزيم إلى مادة الجلوتاثيون Glutathion كعامل مساعد في تحويل الـ د.د.ت إلى DDE . كما وجد أن الأيونات المعدنية التي تربط مجموعة (SH)، أو المركبات التي تربط المعادن لا تثبط نشاط الإنزيم . وتبلغ درجة الحموضة الملائمة لنشاط الإنزيم 7,4. ومن الجدير بالذكر أن نشاط الإنزيم على ممثل DDD يبلغ 4 أمثال نشاطه على الـ د.د.ت .

بينما ترجع الطريقة الثانية لفقد سمية الـ د.د.ت في الحشرات إلى حدوث عملية هيدروكسلة لذرة الكربون في الوضع ألفا ، وتتكون عنها مركبات الكلثين وهو مبيد أكاروسي فعال . وقد لوحظ حدوث هذا النظام من التفاعلات التي تؤدى إلى فقد السمية في معظم الحشرات ، مثل : الصرصور الأمريكي ، والألماني ، وذبابة الدروسوفيلا . ويتبع الإنزيم المسئول عن عملية الهيدروكسلة مجموعة الأوكسيديز التي تحتاج إلى وسيط NADPH2 وجزئ أكسيجين ، والماغنسيوم ⁺⁺ Mg ، والنيكوتين أميد Nicotinamide . ويتركز هذا الإنزيم في المستخلصات الميكروسومية .

(ب) الإنزيمات الهادمة للمبيدات الفوسفورية O.P.detoxifying enzymes

تتحكم النظم الوراثية في تقوية وتنشيط إنزيمات التحلل المائي ، وهي ما يطلق عليها بالمقاومة الفسيولوجية . وهي من أهم النظم الميكانيكية التي تسبب مقاومة الحشرات لفعل المبيدات الفوسفورية العضوية . ويعتبر الحامض القوى الناتج من التحلل المائي للمبيد مثبطاً ضعيفاً لإنزيم الكولين إستريز ، وذلك لوجود الشحنة السالبة القوية التي تضعف من صفات ذرة الفوسفور المحبة للإلكترونات ، فتقلل من قدرة فسفرة الإنزيم. وهناك علاقة عكسية بين مستوى الأكسدة والتحلل المائي ، وذلك فيما يختص بتحديد مستوى سمية المبيد . وتعتبر هذه العلاقة مقياساً لدرجة مقاومة الحشرة لفعل المبيد الفوسفوري ، وتتمثل في المعادلة التالية :

  التحلل الإنزيمي (Enzymatic hydrolysis (Detoxication             I

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ = R = ـــــــ

   الأكسدة الإنزيمية (Enzymatic oxidation (Activation                T

وتختلف هذه النسبة خلال أطوار الحشرة في السلالات الحساسة . وعلى سبيل المثال .. يؤدى النقص في الأجسام الدهنية في أطوار معينة إلى انخفاض نشاط النظام الميكانيكي للأكسدة ، والذي يوجد في هذه الأجسام الدهنية مع زيادة في نظم التحلل المائي المسئولة عن فقد السمية . وعليه .. تلزم معاملة المبيد الحشري في الطور الحساس للآفة . ولا يعنى ذلك إغفال باقي النظم الميكانيكية الخاصة بالمقاومة . إذ أظهرت الدراسات تحلل المبيد الحشري بفعل البكتيريا Pseudomonas malophthere . وقد لوحظ وجود البكتيريا في جميع الأطوار الحشرية ، وقدرتها على تمثيل المبيدات الفوسفورية العضوية .

ومن أهم إنزيمات التحلل المائي

1 ـ إنزيم الفوسفاتيز ، أو الإستريز الأليفاتي

Phosphatases (Aliphatic ester hydrolyzing enzymes) (Aliesterases)

لاحظ an Aspen & Oppenoorth عام (1959) أن سلالة الذباب المنزلي المقاومة تحتوى على كمية من إنزيم الإستريز الأليفاتى أقل من الكمية التي تحتوى عليها السلالة الحساسة . وقد أجريت الأبحاث لدراسة العلاقة بين إنزيمات Aliesterases ، وارتباطها بفقد سمية مبيدات الباراتيون ، والديازينون ، والملاثيون في كل من السلالة الحساسة والمقاومة للذباب . واعتماداً على انخفاض مستوى إنزيمات Aliesterases وارتباطها بمقاومة بعض السلالات للمبيدات الفوسفورية العضوية ، افترض وجود إنزيم الإليستريز الطفري Mutant aliesterase . وتفترض هذه النظرية وجود جين أصلى على الكروموسوم الخامس يتحكم في إنتاج الإليستريز في السلالة الحساسة لهذه الحشرة ، وقد حدثت طفرة لهذا الجين في السلالة المقاومة مكونا إنزيم الفوسفاتيز Phosphatase ، والذي تخصص في مهاجمة الملاأوكسون ، والباراأوكسون ، والدياز أو كسون . وعموماً .. فإن لإنزيمات الفوسفاتيز القدرة على هدم إسترات حامض الفوسفوريك والثيوفوسفوريك ، ولكنها لم تنجح في تحليل إستر الميثايل لحامض البيوتريك ( مبيد DDVP ) ، والذي يحلله الإستراز الأليفاتي . وتتم فسفرة كل من الإستراز الأليفاتي ، والفوسفاتيز بسرعة بواسطة المبيد الفوسفوري العضوي ، كما تتم إزالة الفوسفور من إنزيم الفوسفاتيز في الغالب ، بينما تتم إزالته ببطء من الإستراز الأليفاتي

من المعتقد أن إنزيمات الإستراز الأليفاتي الطفرية قادرة على منع المبيد الفوسفوري العضوي من الموصول إلى الجهاز الحساس بتركيز قاتل ، بينما تعمل عوامل أو إنزيمات أخرى على هدم جزء من المبيد . وتوجد هذه العوامل في كل من الحشرات الحساسة والمقاومة . ويرجع السبب الرئيسي في مقاومة الذباب المنزلي ، لفعل المبيدات الفوسفورية العضوية إلى سرعة هدم المبيد بفعل إنزيم الفوسفاتيز . وهناك مبيدات فوسفورية عضوية قد تنجح في تثبيط إنزيم الإستراز الأليفاتي الطفرى ( المحور ) ، أي أنها تعمل على فسفرة الإنزيم ، ولا تتم إزالة الجزء الفوسفوري منه ، مثل : مشابه البروبايل أوكسون الذي يعمل كعامل منشط للديازينون في السلالات المقاومة ، حيث إن فسفرته لإنزيم الفوسفاتيز غير عكسية .

2 ـ إنزيم الكربوكسي إستريز Carboxy esterases

تعمل إنزيمات الكربوكسي إستراز على التحلل المائي لمجموعات الكربوكسي ( ك₂ يد₅ ك₁₁ ) في إسترات الأحماض الكربوكسيلية للمبيدات ، مثل : الملاثيون . ولقد وجد أن خصائص هذه الإنزيمات في يرقات البعوض الحساسة ، والمقاومة للملاثيون متشابهة ، ولكن تركيزه يماثل 13 مرة ضعف تأثيره في السلالات المقاومة لهذا المبيد . وعليه يقال إن مقاومة هذا النوع للملاثيون مرتبطة بالكيل الجين الذي ينظم ويتحكم في تخليق هذا الإنزيم ، ولم تلاحظ أية زيادة في نشاط الفوسفاتيز في اليرقات المقاومة .

وجد الباحثان krueges & O'Brien عام ( 1959 ) أن الذباب المنزلي المقاوم قد نجح في هدم مبيد الملاثيون بواسطة إنزيم الفوسفاتيز ، بينما تم هدم الملاثيون في الصرصور الأمريكي ، والألماني بواسطة إنزيم الكربوكسي إستراز والفوسفاتيز . كما لوحظ ، في يرقات بعوض الكيولكس Caler tarsalis الحساسة والمقاومة للملاثيون ، تحول 5 - 10٪ من الملاثيون إلى مركبات قابلة للذوبان في الماء ، تحول 2/3 هذه المركبات نتيجة نشاط إنزيم الكربوكسي إستراز ، وتحول الثلث الباقي نتيجة نشاط إنزيم الفوسفاتيز ، أي أنه رغم وجود الفوسفاتيز ونشاطه في هدم الملاثيون ، إلا أن الفرق الأساسي بين اليرقات الحساسة والمقاومة كان في زيادة كمية الكربوكسي إستراز في الحشرات المقاومة . وقد ثبت أن إنزيم الكربوكسي إستريز بروتيني التركيب ، ووزنه الجزيئي 16000 . ويماثل إنزيم اليرقات المقاومة إنزيم اليرقات الحساسة تماماً من حيث الوزن الجزيئي ، والشحنة الكهربائية ، والأحماض الأمينية العطرية ، والثنائية القلوية ، ولكنه أكثر تأثراً بالحرارة ويرسب في الوسط الحامضي ، وذلك في حالة السلالات المقاومة ، بينما لم يكن كذلك عند استخلاصه من اليرقات الحساسة . وكان إنزيم الفوسفاتيز أكثر نشاطاً في اليرقات الحساسة عن اليرقات المقاومة للملاثيون ، كما أظهرت هذه اليرقات تحملاً أقل للمركبات الفوسفورية العطرية بالمقارنة باليرقات الحساسة للملاثيون ، وكان إنزيم الكربوكسي إستراز ، في هذه السلالة ، متخصصاً في هدم الملاثيون ، والملا أوكسون . وانخفضت درجة تحمل السلالة بتعريضها لنواتج تمثيل الملاثيون التركيبية .

ولقد أجريت دراسات على أربع سلالات عن أكاروس Tetranychus urticae ، فوصل مستوى مقاومة سلالة بلوفت Blauveit إلى ( 60 ضعفا ) الحساسة . أما سلالة ليفركوزن Leverkusen المقاومة فقد كانت أكثر مقاومة للملا اكسون ( 60 ضعفا ) عن الملاثيون (7,5) ، وبلغت درجة مقاومتها للمباراتيون ( 10 مرات ) بالمقارنة بسلالة ليفركوزن الحساسة . وبدراسة إنزيم الكولين إستراز في هذه السلالات وجد أنه كان أكثر حساسية للمبيدات الفوسفورية العضوية في سلالات ليفركوزن ، ونياجرا الحساسة ، وبلوفت عن سلالة ليفركوزن المقاومة بما يتراوح 2,5 - 12 ضعفاً . كما كانت أفراد سلالة بلوفت أكثر قدرة على تحمل الملاثيون ، وأنشط في هدمه داخل الجسم ، تليها سلالة ليفركوزن المقاومة ، ثم ليفركوزن الحساسة ثم ، نياجرا . ويرجع حوالي 80٪ من نواتج هدم الملاثيون إلى نشاط الكربوكسي إستراز . ووجد كذلك أن أفراد سلالتي بلوفت وليفركوزن المقاومة يحتويان على كمية من إنزيم الكربوكسي إستراز ، وإنزيم الفوسفاتيز أكبر مما يحتويه أفراد السلالتين الحساستين .

3 - إنزيم الإستراز العطري Aromatic esterases

يعمل الإستراز العطري على تحلل إسترات الفينايل ، مثل : البارا أو كسون ، والباراثيون . وقد وجدت كميات صغيرة من هذا الإنزيم في جسم الذباب المنزلي الحساس ، ولكنه وجد بكثرة في القناة الهضمية للصرصور . وقد أمكن تحضير هذا الإنزيم من سلالة ذباب منزلي مقاوم للـ DFP ، كما وجد أن هذا التحضير لم يحلل الباراأوكسون .

يتضح مما سبق .. أن مقاومة الحشرات للمبيدات الفوسفورية العضوية تتوقف على مجموعة من الإنزيمات الهادمة ، والتي يمكن لكل منها أن تمثل المبيد الفوسفوري العضوي . وتختلف أهمية كل إنزيم في تحديد ظاهرة المقاومة باختلاف نوع المبيد ونوع الحشرة . فمثلاً .. يختلف سبب مقاومة الذبابة المنزلية للملاثيون عن سبب مقاومتها للباراثيون . فبالرغم من تماثل الحالتين في نقص كمية الإستراز الأليفاتي ، وزيادة الفوسفاتيز ، نجد أن الذباب المقاوم لأحدهما ليس مقاوماً للأخر . ويعتقد أن ذلك يرجع لاختلاف نوع الفوسفاتيز في الحالتين ، كذلك فإن سبب مقاومة الذباب المنزلي للملاثيون يختلف عن سبب مقاومة بعوض الكيولكس Cater tanalis له . فمقاومة بعوض الكيولكس ترجع لزيادة إنزيم الكربوكسي إستراز . لذا .. لم تظهر حتى الآن سلالة مقاومة لجميع المبيدات الفوسفورية العضوية بعكس الحالة بالنسبة للـ د.د.ت ومجموعته ، فهناك سلالة للذباب المنزلية مقاومة لمعظم المبيدات الكلورينية المعروفة .

(جـ) الإنزيمات الهامة للكاربامات Carbamate detoxfying enzymes

تتمثل طرق تمثيل وهدم مركبات الكاربامات فيما يلى :

1- هيدروكسلة الحلقات العطرية ( تحلل مائي ) Hydroxylation of aromatic rings

2ـ فقد الألكيل لمجموعة النيتروجين (N) ، أي إزالة مجاميع الألكيل المرتبطة بذرة النيتروجين N- dealkylation .

3ـ فقد الألكيل لمجموعة الأكسجين (O) ، أي إزالة مجاميع الألكيل المرتبطة بالأكسجين Ó-dealkylation .

وتمثل الطرق الثلاثة السابقة مواضع تفاعل لإنزيمات الأكسدة (Mixed Function Oxidases (MFO وقد لوحظ أن العديد من المركبات يتم تمثيله . من خلال التفاعلات السابقة ، مما يؤدى لهدمها بفعل الإنزيمات الموجودة في ميكروسومات كبد الثدييات . وتحتاج هذه الإنزيمات إلى جزى أكسجين ومجموعة NADPH2 ، حتى تكون لها القدرة على هيدروكسلة المركب. وتحتاج هذه العملية إلى مرافق نحاسي هو أيون Percurpryl ، مثل : Cuo⁺.ocu⁺ . فقد لوحظ أن لإنزيمات Microsonal oxidases القدرة على أكسدة مشتقات (N-N-dimethyl carbamates) (N-methyl) . ويتم تثبيط فعل هذه المؤكسدات مع إضافة منشطات السيسامكس ، والبيرونيل بيوتوكسيد ، 264 MGK . ولقد أظهرت الدراسات أن المستحضر الميكروسومي المتجانس للذباب المنزلي تحدث له عملية هيدروكسلة بالحلقة العطرية ( النفثالين ) . ويمكن إيقاف هذا التفاعل باستخدام المنشطات ، مثل : الببرونيل بیوتوکسید ، والسلفوكسيد ، والبروبيل ايسوم ، والسيسامكس . وقد لاحظ Wilkinson أن الإنزيمات النموذجية المسئولة عن هدم مركبات الكاربامات في الذباب المنزلي ، هي : Microsomal Tyrosinase, tyrosinase . وتنخفض قدرة هذه الإنزيمات المثبطة باستخدام المنشطات ، كما يؤدى إنزيم Phenolase إلى هيدروكسلة الحلقة العطرية لـ Aryl N-methyl carbamates .

وتوجد في جسم الحشرات عدة إنزيمات مؤثرة على مبيدات الكاربامات ، مثل : إستراز الكولين حيث يتم تثبيط هذا الإنزيم بفعل المبيدات الفوسفورية العضوية ، ومبيدات الكاربامات . قد وجد أن هذا الانزيم يمكنه تحليل مبيدات الكاربامات ببطء .

وهناك إنزيم أقل تخصصاً من الإنزيم السابق بالنسبة إلى نوع المادة التي يمكنه أن يحللها ، وهو الإستراز الأليفاتي وهو يحلل إسترات معظم الأحماض الأليفاتية المحتوية على عدد من ذرات الكربون يتراوح ما بين ( 2 - 6 ) ، وهو يفضل الإستراز قليلة الذوبان في الماء . وقد وجد أن لبعض الكاربامات قدرة على تثبيط الإستراز الأليفاتي ، مثل : السيفين ، والإيزولان الذي ثبط الإستراز الذباب المنزلي بتركيز يوازى 10 أمثال التركيز الذي أمكنه تثبيط إستراز من الأليفاتي المستخلص الكولين .

كما يحلل الإستراز العطري مركبات الكاربامات ، وقد لاحظ Metcalf وآخرون عام (1956) أن رأس وعصب الصرصور الأمريكي يحتويان على كميات كبيرة من الإستراز العطري ، ولكنه لا يثبط بواسطة المركب الكارباماتي physostigmine .

وقد اقترح وجود إنزيم يحلل الكاربامات مائيا ، وهو إنزيم إستراز الكاربامات Carbamic esterase ، وهو أكثر نشاطاً في تحليل الكاربامات القوية في تثبيط إستراز الكولين ، ويحلل إستراز الكاربامات مركبي السيفين ، والبيرولان بسرعة في الذبابة المنزلية والصرصور ، ولكنه يحلل الدايميتلان ببطء . وقد أيد ذلك أن إضافة الدايميتلان مع السيفين ، أو البيرولان تنشط السمية ، وذلك لتثبيط الدايميتلان لإنزيم إستراز الكاربامات في الذبابة المنزلية ، وهو الإنزيم الذي يهدم السيفين والبيرولان بسرعة فيبطل هدمهما ويصبحان أكثر سمية . ولقد اقترح أن هدم السيفين يحدث بواسطة مهاجمة الإنزيم للرابطة الإسترية ، وتعمل المنشطات Synergists على تثبيط عمل الإنزيمات الهادمة للكاربامات .

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

في علوم نهج البلاغة العتبة العباسية المقدسة تطلق مشروع بناء الإنسان وتقويم اللسان

قسم الصيانة يواصل أعمال البنى التحتية في مشروع استراحة الواحة على طريق (النجف - كربلاء)

جامعة الكفيل تختتم دورة تدريبية مخصصة لتنمية المهارات وتعزيز الانضباط الوظيفي

المجمع العلمي يجري اختباره للمتقدمين على قناة حفظة القرآن الكريم في النجف الأشرف

المزيد

الآخبار الصحية

لا تبحث عن الدواء.. هذه الأطعمة كفيلة بإيقاف ألم الرأس

لا تترك زجاجة الماء في السيارة.. احذر شربها

عادة يومية.. كيف يؤثر تصفيف الشعر على جهازك التنفسي؟

احذر هذه الأطعمة.. تسرع الشيخوخة وتفقد بشرتك شبابها

المزيد

الآخبار التكنلوجية

الأوكتان وتأثيره: نصائح لحماية محرك سيارتك بكفاءة وأمان

حرب شهر سبتمبر تشتعل.. ماذا في جعبة أبل وسامسونغ؟

واتساب يطلق ميزة لتعديل الرسائل بالذكاء الاصطناعي

على الكوكب الأحمر.. ناسا تعثر على "قبعة الساحرة"

المزيد

مواضيع ذات صلة

مقاومة الأعداء الحيوية للمبيدات

وراثة مقاومة الحشرات لفعل المبيدات

منظمات ومثبطات النمو في الحشرات - المقاومة والمستقبل

مقاومة الآفات للمبيدات Resistance of Pests against pesticides

مشاكل التوسع في استخدام المبيدات

مخاليط المبيدات ( الفلسفة والمستقبل )

مثبطات التطور الحشرية Insect Development Inhibitors

مبيدات بيض الآفات Ovicides

مانعات التغذية (المواد التي تمنع تغذية الآفات على النبات) Antifeedants

كيفية وصول المبيدات للتربة الزراعية (بعض مظاهر سلوك المبيدات في التربة)

سلوك المبيدات في التربة ومصيرها (بعض مظاهر سلوك المبيدات في التربة)

حقيقة وتشخيص مقاومة الحشرات لفعل المبيدات الحشرية