مقاومت بندپایان نسبت به سموم کشاورزی

بندپایان یکی از مهمترین شاخه جانوری هستند که تاکنون حدود یک میلیون گونه از آنها شناسایی شده است.

---

مقاومت بندپایان نسبت به سموم کشاورزی
دکتر حسن وطن دوست
مقدمه
بندپایان یکی از مهمترین شاخه جانوری هستند که تاکنون حدود یک میلیون گونه از آنها شناسایی شده است. اکثر بندپایان جزء موجودات مفید بوده و فقط تعداد محدودی از آنها بعنوان آفات کشاورزی و ناقل بیماری ها شناخته شده‎اند. از مهمترین بیماری هائی که توسط بندپایان به انسان منتقل می‎شود می‎توان از مالاریا, فیلاریازیس, لیشمانیازیس, تریپانوزومیازس, تب زرد, تب دانگ, طاعون, تیفوس و بیماری های آربوویروسی نام برد و لذا با توجّه به نقش بندپایان در انتقال بسیاری از بیماری های نوپدید و بازپدید و اقدامات کنترلی مربوطه، اقدام به نگارش این گفتار، گردید.
تاریخچه استفاده از سموم
 در طول تاریخ بعضی از بندپایان بعنوان دشمن انسان در جهت کاهش محصولات کشاورزی و ناقل بیماری ها شناخته شده‎اند و انسان از بدو پیدایش و بویژه از آغاز متمدّن شدن، همواره بدنبال روش های مقابله با این دشمنان بوده است. در زمان های قدیم انسان از مواد طبیعی موجود مانند مواد معدنی و گیاهی برای مبارزه استفاده می‎نمود، لازم به ذکر است که تا قبل از شروع جنگ جهانی دوّم اکثر مواد شیمیایی استفاده شده بر علیه آفات از مواد معدنی چون آرسنیک و گوگرد بودند, و به طور همزمان، استفاده از گیاهانی همچون گل پیرتروم, نیکوتین و روتنون نیز مرسوم بود. دهة 1940 آغازی بود که در آنانقلاب حشره‎کش ها بوقوع پیوست.
در آن زمانی سم DDT در سطح وسیعی بعنوان حشره‎کش مورد استفاده قرار گرفت. خاصیت حشره‎کشی این ماده توسط Paul Muller در سال 1939 کشف شد و بخاطر این کشف و استفاده از آن در کنترل بسیاری از بیماری ها جایزه صلح نوبل در سال 1948 را از آن خود ساخت و متعاقباً سم DDT در سطح وسیعتری تولید و مصرف گردید و تولید صنعتی سایر سموم نیز ادامه یافت.
با کشف سم DDT و استفاده از آن در از بین بردن حشرات, سازمان جهانی بهداشت این ماده را بنام (گلولة سحرآمیز) , نامید و ادعا نمود با در دست داشتن آن قادر به ریشه‎کنی بسیاری از بیماری ها و ازجمله بیماری مالاریا خواهد بود.که این موضوع با بروز مقاومت به سموم در حشرات با شکست مواجه شد.
طبقه‎بندی سموم
سموم را بر اساس منشأ و مواد شیمیایی موجود می‎توان به گروه های زیر طبقه بندی نمود:
1 ـ سموم کلره (Organochlorine compounds)
این گروه از سموم در طیف وسیعی بر علیه آفات و حشرات موذی، مورد استفاده قرار گرفته است. از مهمترین سمومی که در این گروه قرار دارد می‎توان به سموم ذیل اشاره نمود : ددت, دیلدرین, BHC, دیکوفول, آلدرین, کلردان, هپتاکلر و اندوسولفان. از مهمترین خصوصیات این سموم می‎شود به پایداری طولانی آنها در محیط و طیف وسیع حشره‎کشی آنها اشاره نمود.
2 ـ سموم فسفره (Organophosphate insecticides)
حشره کش های فسفره مصنوعی، مولکول های آلی حاوی فسفر می‎باشند. همزمان با جنگ جهانی دوّم این گروه از سموم بعنوان گازهای جنگی توسط آلمانی‎ها سنتز شدند و سپس به خاصیت حشره‎کشی آنها پی برده شد. تا کنون بیش از 100 ترکیب از این سموم به بازار آمده است و از راه های مختلف بر روی حشرات اثر می‎گذارند.
از مهمترین سموم در این گروه می‎توان به مالاتیون, پاراتیون, دیازینون, سیستوکس, متاسیستوکس, تمفوس, کلروپیروفوس متیل , پیریمیفوس متیل, فنتیون و فنیتروتیون اشاره نمود. خاصیت ابقایی این سموم در مقایسه با سموم کلره کمتر می‎باشد.
3 ـ کاربامات‎ها (Carbamates)
این گروه از سموم از نظر مکانیسم عمل بر روی حشرات شبیه سموم فسفره هستند. از مهمترین سمومی که در این گروه قرار دارند می‎توان کارباریل, پروپوکسور, فورادان آلدیکارپ را نام برد.
4 ـ سموم پایروتروئید (Pyrethroid insecticides)
این گروه از سموم نسل جدیدی از حشره‎کش ها را بوجود آورده است. منشاء این گروه از سموم از گل پیرتر بوده است که مبدأ آن ایران می‎باشد. از نظر ساختمان شیمیایی, استر یک اسید و الکل می‎باشند. در دهة 1950 این گروه بصورت مصنوعی سنتز شدند. اوّلین گروه از این سموم که به بازار عرضه شدند در مقابل نور سریعاً تجزیه می‎شدند. متعاقباً بر روی فرمول شیمیایی آنها کارهای فراوانی انجام پذیرفت و سمومی به بازار عرضه گردید که خاصیت ابقائی بیشتری در طبیعت داشتند. هم اکنون بیشترین استفاده را در کنترل حشرات خانگی و آفات کشاورزی به خود اختصاص داده‎اند. مهمترین پایروتروئیدها عبارتند از : آلترین, بیوآلترین, رزمترین, بیورزمترین, پرمترین, سایفلوترین, دلتامترین, سایپرمترین, لمبداسیهالوترین و فنترین. هم‎اکنون سموم فوق را در کنترل ناقلین مالاریا به صورت های سمپاشی ابقایی داخل منازل, سمپاشی فضایی و استفاده از پشه‎بندهای آغشته به سموم، به کار می‎برند.
5 ـ سایر سموم جدید
علاوه بر چهار گروه اصلی که قبلاً توضیح داده شد, هم اکنون انواع و اقسام سموم از گروه های مختلف به بازار عرضه شده است که مکانیسم عمل آنها ممکن است با گروه های قبلی متفاوت باشد. ازجمله می‎توان به Biopesticides اشاره نمود که از سم حاصل از باکتری Bacillus thuringiensis بر علیه آفات استفاده می‎شود. گروه دیگری بنام های تنظیم کننده رشد حشرات (ICRs) به بازار عرضه شده است که مکانیسم عمل آنها بر روی حشرات همانند هورمون های جلداندازی و جوانی حشرات است. از مهمترین نمونه‎های این گوه می‎توان به متوپرن و دیفلوبنزورون اشاره نمود. ترکیبات جلب کننده حشرات, ترکیبات دورکننده حشرات, عقیم کننده‎های شیمیایی و فرمون‎های حشرات نیز جهت کنترل به بازار عرضه شده‎اند که تا کنون مقدمات انجام طرح های تحقیقاتی خود را پشت سر می‎گذارند.
مکانیسم عمل سموم بر روی حشرات (Mode of action of insecticides)
اکثر سموم، که در چهار گروه اصلی توضیح داده شد بر روی سلول و سیستم عصبی اثر می‎گذارند. (Cytotoxic and neurotoxic)، بطور کلی می‎توان گفت که سموم کلره و پایروتروئید از گروه Axonic هستند و بر روی کانال های یونی سیستم عصبی (K+ و Na+) اثر سوء داشته و باعث اختلالات در ورود و خروج این یون ها به داخل و خارج سیستم عصبی می‎شوند, سموم فسفره و کاربامات از گروهSynaptic  بوده و بر روی آنزیم استیل کولین استراز، اثر می‎گذارند. لازم به توضیح است که براساس اطلاعات جدید، این قاعده کلی نبوده و ممکن است مکانیسم های اثر جدیدی نیز روی حشرات اعمال گردد.
مفهوم مقاومت به سموم در حشرات
 قدمت حشرات به 350 میلیون سال بر می‎گردد. در طول این قرون متمادی حشرات با طبیعت بصورت Coevolution زندگی می‎کردند. از زمانی که انسان در صدد مقابله با حشرات برآمد از اسلحه‎ای بنام سموم استفاده نمود. تا کنون بیش از هزاران ترکیب شیمیایی، تولید و بر علیه حشرات بکار برده شده است. بدیهی است حشرات نیز برای مقابله با این فشار طبیعی که بوسیله انسان هدایت شده است مکانیسم هایی را برای بقاء خود و نسل‎های آینده خود بکار برده اند. انتخاب طبیعی بصورت بطئی در طول تاریخ بین حشرات و محیط اتفاق می‎افتد. با کشف سموم و استفاده از آن در کنترل حشرات در حقیقت روند انتخاب طبیعی (Natural selection) توسط انسان با شتاب فوق العاده‎ای  به پیش رفته است. تعریف مقاومت از نظر سازمان جهانی بهداشت  بدین صورت است:
توانایی بقاء یک حشره به غلظتی از سم که قبلاً توسط آن غلظت کاملاً  از بین می‎رفت. این توانایی بقا بصورت ارثی به نتایج بعدی انتقال می‎یابد. تاکنون گزارش های متعددی از مقاومت به سموم در انواع و اقسام حشرات ارائه شده است.
مشکلات مقاومت به سموم در حشرات
1 ـ مقاومت به سموم در حشرات باعث بقای حشره در طبیعت و در نهایت ادامه خسارت اقتصادی و بهداشتی خواهد بود
2 ـ مقاومت در حشرات باعث افزایش غلظت سم برای کنترل بهتر حشرات شده در نتیجه از نظر اقتصادی، بار مالی بیشتری برای انسان داشته و آلودگی محیط زیست را نیز افزایش می‎دهد
3 ـ استفاده بیشتر از سموم باعث آلودگی محیط زیست شده و موجودات غیرهدف مثل حشرات مفید و موجوداتی که در سیر تکاملی جانوران و طبیعت نقش اساسی دارند را از بین می‎برد
4 ـ سموم استفاده شده، وارد چرخه تغذیه انسان و حیوانات شده و ناهنجاری های متفاوتی را باعث می‎گردد.
5 ـ مقاومت به سموم، انسان را وادار به سرمایه‎گذاری در جهت کشف سموم جدید می‎نماید که این مسئله کاملاً مقرون به صرفه نمی‎باشد
6 ـ مقاومت به سموم در حشرات باعث بازپدیدی بیماری های مختلفی که توسط حشرات به انسان منتقل می‎شوند گردیده است. بطور مثال بازپدیدی و تداوم مالاریا یکی از نمونه‎های بارز مقاومت پشه آنوفل به سموم است.
مکانیسم های مقاومت به سموم در حشرات
استفاده مداوم از سموم بر علیه حشرات در طی سال های متمادی باعث انتخاب طبیعی و مقاومت به حشرات به سموم شده است. انسان با انواع و اقسام سموم به جنگ با حشرات پرداخته است و حشرات برای مقابله و فرار از این هجوم انسان سپرهائی را در جهت بقاء بکار برده اند که در جای خود قابل بحث خواهد بود. بطور کلی مکانیسم های مقاومت به سموم بطور اختصار به شرح ذیل می‎باشند:
1 ـ کاهش نفوذ سم (Reduced penetration)
در این نوع مقاومت, تغییراتی در جلد حشره بوجود می‎آید که از نفوذ سم بداخل بدن آن ممانعت می‎نماید. ممانعت از ورود سریع سم به داخل بدن حشره فرصت کافی برای سایر مکانیسم های مقاومت را فراهم می‎آورد. مثالهای متعددی از این نوع مقاومت و همچنین ژن های مسئول، در مگس خانگی گزارش شده است.
2 ـ مقاومت از طریق شکست سم توسط آنزیم های حشره  (Metabolic resistance)
 در این نوع مقاومت , آنزیم های موجود در بدن حشره و یا آنزیم هائی که در اثر تماس با سم در بدن موجود افزایش یافته و تغییر کمّی و کیفی می‎یابند باعث شکسته شدن سم شده و اثرات آنها را خنثی می‎نمایند. سه گروه از آنزیم ها در مقاومت به انواع و اقسام سموم دخیلند که به اجمال می‎توان به آنزیم های ذیل اشاره نمود: Glutathione S-transferases Mixed, function oxidases و Esterases. این گروه از آنزیم ها در فعل و انفعالات مهم شیمیایی که باعث شکسته شدن سموم می‎شوند مشارکت دارند.
3 ـ تغییر در سیستم هدف در حشرات (Target site insensitivity)
همانگونه که قبلاً اشاره شد مکانیسم عمل سموم بر روی حشرات اکثراً بر روی سیستم عصبی است. در این نوع مقاومت که از بدترین مکانیسم های مقاومت در حشرات می‎باشد, حشره با تغییر در ساختمان اهداف سموم که اکثراً کانال های یونی هستند باعث عدم اثربخشی سموم می‎باشد. بطور مثال حشره با تغییر در تعداد کانال های یونی سدیم و پتاسیم و کاهش آنها باعث مقاومت می‎گردد. علاوه بر این تغییرات شیمیایی در واحدهای ساختمانی و مولکولی حشرات باعث کاهش affinity سم در محل هدف شده و مقاومت را باعث می‎شود. مقاومت به سموم فسفره باعث تغییر ساختمانی در آنزیم استیل کولین استراز شده و لذا سم به آنزیم نچسبیده و در نهایت باعث عدم انتقال پیام‎های عصبی نخواهد شد.
4 ـ تغییرات رفتاری (Behavior change)
 تحریک پذیری خیلی از سموم باعث شده است که حشره از تماس با  سم دوری نماید و یا به مکانهائی که سمپاشی شده است وارد نشود. این نوع مکانیسم مقاومت در حقیقت حاصل تغییرات فیزیولوژیکی در بدن است. تغییرات رفتاری در حشرات باعث عدم تأثیرپذیری سم بر روی حشره شده و باعث شکست کنترل بیماری‎های منتقله توسط حشرات در دنیا شده است.
5 ـ دفع سم (excretion)
دفع سم یکی از مکانیسم های مقاومت به سموم کشاورزی  در حشرات است. بدین معنی که سم بدون جذب شدن از طریق مقعد حشره دفع می‎شود.
فاکتورهائی که در مقاومت به سموم نقش دارند
مقاومت حشرات به سموم در طبیعت یک مسئلة چندبعدی است و بستگی به اثرات متقابل فاکتورهای مختلف دارد . این فاکتورها عبارتند از:
1 ـ فاکتورهای ژنتیکی
 مانند جهش , فراوانی ژنهای غالب مقاومت
2 ـ فاکتورهای تولید مثلی
مانند تعداد نسل در سال, اندازه جمعیت حشرات, تعداد جفت‎گیری, بکرزائی و غیره
3 ـ فاکتورهای رفتاری اکولوژیکی
مانند مهاجرت حشرات, فرار از حشره‎کش, اثر مواد طبیعی و آنزیمهای شکنندة سم, عادات درون خواری و برون‎خواری
4 ـ فاکتورهای سم‎پاشی
مثل سابقه استفاده از سموم, قسمتی از جمعیت که تحت تأثیر سم قرار می‎گیرند, غلظت حشره‎کش استفاده شده, خاصیت ابقائی سم, راه تماس, مرحله‎ای از رشد حشره که در تماس با سم قرار می‎گیرد. اثرات متقابل سموم با عوامل کنترل کننده محیطی, استفاده از مخلوط دو سم, الگوی سمپاشی, رهاسازی حشرات نر عقیم.
راههای مقابله با مقاومت در حشرات
به منظور استفاه بهینه از سموم و برای مقابله با مقاومت، لازم است که قبل از بروز مقاومت به سموم راهکارهای مناسبی در جهت مقابله با این مسئله ارائه گردد. سازمان جهانی بهداشت اقدامات ذیل را بدین منظور پیشنهاد نموده است:
1 ـ تغییر دادن غلظت حشره کش و دفعات سمپاشی
2 ـ استفاده از سموم در مواقع ضروری و بصورت منطقه‎ای
3 ـ استفاده از سموم در جائی که اپیدمی حاصل می‎شود
4 ـ استفاده از سموم با خاصیت ابقائی کمتر
5 ـ استفاده از سموم برای کنترل بخشی از سیکل زندگی حشره مثل لارو و یا حشره کامل
6 ـ استفاده از مخلوط دو سم
7 ـ جایگزینی سموم
8 ـ استفاده از سموم بصورت rotation
9 ـ استفاده از فرمولاسیون های مناسب سموم
10 ـ استفاده از سینرژیست‎ها
11 ـ عدم استفاده از سموم کندرها
12 ـ کشف سم جدید با مکانیسم عمل متفاوت
13 ـ استفاده از روش های کنترل غیرشیمیایی