Биологически активные

Наиболее эффективные приемы химической борьбы с сорняками были разработаны, как явствует из только что приведенных примеров, на основе результатов солидных фундаментальных исследований; выявления основных механизмов химической регуляции в организме растения. Гормональная система насекомых гораздо сложнее и в очень многих деталях толком не изучена по сей день. С другой стороны, организация целого ряда биохимических и физиологических процессов у насекомых и млекопитающих удивительно схожа, и очень трудно подобрать такой ядохимикат, который бы эффективно уничтожал насекомых, будучи в то же время безвредным для человека.

Очевидным кажется, что наилучший способ «отстройки» – использование препаратов, действующих именно на гормональную систему насекомых, очень все-таки непохожую на пути химической регуляции в организме прочих животных. «Путь к фундаментальному пониманию механизма действия гормонов был и остается неясным, и мы должны смотреть на наши современные представления скорее с большой долей трезвости, чем с экстравагантным энтузиазмом, – писали совсем недавно (1984 год) американские исследователи Дж. Ричарде и М. Эшбернер. – Гормоны насекомых в особенности удивительные, поскольку их эффект является столь сильным и сложным. Немногие в состоянии не удивляться метаморфозам бабочки. Эти чудесные события контролируются немногими гормонами, наиболее важные из которых, ювенильный гормон и экдистероидные гормоны, просты по химическому строению. Превращение гусеницы в крылатую бабочку и подобные явления в жизненном цикле многих насекомых требуют полной перестройки животного и всех его тканей. Полный метаморфоз бабочек, мух, жуков, муравьев, пчел позволяет этим видам насекомых находиться в существенно различном окружении в форме гусеницы и в форме взрослого насекомого. Это означает, что, кроме морфологических преобразований, столь заметных невооруженным глазом, метаморфоз вызывает полную перестройку физиологических процессов и поведения насекомого».

Действительно, развитие под действием гормона у курочки внешних признаков петушка – явление, что и говорить, удивительное, но посадите рядом бабочку-капустницу и ее гусеницу...

Самое интересное, что важнейшая группа гормонов, регулирующих процессы метаморфоза, так называемые ювенильные гормоны, своим действием не вызывает метаморфоз, а сдерживает его.

Японский исследователь Фукуда удалял у гусениц тутового шелкопряда секретирующие ювенильные гормоны железы – корпора аллата. При нормальном развитии гусеница проходит пять стадий, после чего окукливается. Если же удаление желез происходит, скажем, на третьей стадии, превращение в куколку наступает немедленно; более того, из маленькой гусеницы образуется маленькая же куколка, из которой потом разовьется взрослая особь, также в несколько раз меньше нормальной. Недаром эти гормоны назвали «гормонами, сохраняющими статус-кво личинки».

По своей химической структуре ювенильные гормоны сравнительно просты, это – метиловые эфиры эпоксидов органических кислот (воздержимся на этот раз от более подробного описания). Когда в 1967 году группа западногерманских химиков установила структуру первого из ювенильных гормонов, появилась надежда, что на их основе можно будет получить эффективные средства борьбы с насекомыми; сейчас, двадцать лет спустя, эта надежда все еще жива, но промышленного производства чудодейственных средств пока нет.

Американцев есть нельзя

Применяемые ныне в сельскохозяйственной и всякой иной практике инсектициды не создавались, конечно, совсем уж эмпирически, без использования новейших достижений биохимии, физиологии, биофизики. Наоборот, процесс создания многих инсектицидов мог бы служить образцом современного подхода к истинно целенаправленному синтезу биологически активных соединений, обладающих требуемыми свойствами. Именно такого рода примеры представляют для нас наибольший интерес; некоторые из них я приведу в дальнейшем.

Только что шла речь об ужасающей сложности классификации пестицидов. «Внутренних» классификаций инсектицидов было предложено несколько, но они попроще. Скажем, так называемая физиологическая классификация, в соответствии с путями поступления инсектицида в организм насекомого, различает четыре основные группы препаратов. Кишечные яды, попадающие с пищей, образуют первую и, по-видимому, самую многочисленную группу. К группе контактных относятся соединения, проникающие через поверхность тела, к фумигантам – через органы дыхания. Выделяют еще и группу системных ядов, которые поглощаются растением и вместе с растительной пищей поступают в организм. Не очень ясно, зачем понадобилось выделять их в отдельную группу, ведь это те же кишечные яды.

Такая классификация представляет, по-видимому, интерес для практики применения инсектицидов; с точки же зрения биохимических основ их действия важно не столько, каким путем токсикант проникает в организм, сколько те звенья обмена веществ, те химические реакции или регуляторные процессы, нормальное течение которых он блокирует.