منظمات النمو الحشرية (مبيدات الحشرات الكيموحيوية حيوانية المصدر)

Insect Growth Regulators

وهي مجموعة الكيميائيات المنظمة للعمليات الفسيولوجية الأساسية كالنمو والتطور والانسلاخ والتكاثر في الحشرات وقد بدأ العاملون في مجال مكافحة الآفات الحشرية ومنذ عدة عقود من الزمن بالبحث عن امكانية استخدام هذه الكيميائيات في مكافحة الحشرات خاصة وان المركبات الهرمونية تمتاز بتخصصها مما يجعلها أمينة الاستخدام تماماً على الإنسان والحيوانات الفقرية، خاصة وان دورها لا يتعدى سوى الإخلال بالعمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية للحشرات وان طريقة تأثيرها في الحشرات لا تتم بنفس الطريقة في الحيوانات الراقية فضلاً عن ان الهرمونات الحشرية المعروفة والتي تتحكم في عمليات الانسلاخ والتطور تختلف في تركيبها الكيميائي عن الهرمونات التي توجد في الفقريات لعدم حدوث مثل تلك العمليات اساساً فيها، ولقد ادى التطور الهائل في كيمياء الهرمونات الحشرية وخلال السنوات الأخيرة الى ظهور بعض الكيميائيات أو المركبات الهرمونية كمبيدات حشرية كما ادى الى التوصل الى الاستخدام الأمثل لمثل تلك المركبات الحيوية الفعالة في المكافحة الكيميائية للحشرات. ولكي تلعب المركبات الهرمونية دورها الفعال في مكافحة الآفات الحشرية في المستقبل لابد من توفر ما يأتي: -

1- ضرورة توفر المعلومات الأساسية عن العمليات الحيوية التي تتحكم فيها وتنظمها الهرمونات داخل أجسام الحشرات حيث ان ذلك سيؤدي الى معرفة اين وكيف تعمل تلك الهرمونات لتنظيم العمليات الحياتية الاساسية كالنمو والتطور والتكاثر للتعرف على أفضل طريقة لاستغلال تلك الهرمونات في مكافحة الحشرات.

2- معرفة التركيب الكيميائي للهرمونات الحشرية عن طريق عزلها بصورة نقية لتحديد خصائصها ومن ثم تخليقها لتوفيرها بكميات تجارية كبيرة.

التنظيم الهرموني في الحشرات

Insect Hormonal Regulation

من الضروري قبل الكلام عن الهرمونات الحشرية من حيث أنواعها ومصادرها وطريقة عملها، من المرور سريعاً على كيفية قيام الهرمونات بالتحكم في عمليات التطور والتكاثر والسبات في الحشرات، حيث تعتبر عملية الانسلاخ من الملامح الأساسية المميزة للنمو والتطور في الحشرات وتتحكم في عملية الانسلاخ والتطور الهرمونات الآتية:

أولاً) هرمون المخ Brain Hormone

يفرز هرمون المخ من الخلايا العصبية الموجودة في مخ الحشرة ويعمل على تنبيه العقد العصبية الأولية التي تقوم حينئذ بإفراز هرمون الانسلاخ أو الاكدايسون والذي يؤدي الى انسلاخ الحشرة لذلك فان هرمون الانسلاخ هو الهرمون الأساسي الذي يتحكم في عملية الانسلاخ في الحشرات. الا ان عملية الانسلاخ يتحكم بها ايضاً هرمون الحداثة الذي يفرز من الغدد الصماء المعروفة بـ Corpora Allata حيث يعمل الهرمون على ان تبقى اليرقة في اثناء انسلاخها الى يرقة اخرى اكبر حجماً دون ان تتحول الى حشرة بالغة وعليه فان هذا الهرمون يعد منظماً حيوياً مهماً يسمح للنمو ولكنه يمنع البلوغ لذلك فان غياب هذا الهرمون خلال الانسلاخ يجعل التميز يأخذ مجراه وتتحول الحورية الى بالغة واليرقة الى عذراء ثم حشرة بالغة علاوة على ما سبق فان الهرمونات تتحكم ايضاً في تنظيم عملية السبات Diapause والتي تحدث نتيجة اطلاق مؤقت لهرمون معين يعرف بهرمون السبات Diapause Hormone وقد امكن في بعض الحالات كسر دور السبات بإضافة بعض المركبات ذات النشاط الهرموني كهرمون الانسلاخ أو هرمون الحداثة.

وقد تم استخلاص وتنقية بعض هذه الهرمونات من الحشرات حيث توجد بكميات ضئيلة جداً والهدف الاساس من عملية الاستخلاص هو لتحديد مواصفاتها وتركيبها الكيميائي وطريقة تأثيرها لغرض تخليق مركبات مشابهة لها يمكن استخدامها حقلياً في مكافحة الحشرات.

ثانياً) هرمون الحداثة Juvenile Hormone:

في عام 1956 تم تحضير مستخلص يحتوي على هرمون الحداثة وذلك من بطن ذكر فراشة السكروبيا Hyalophora cecropia الا ان تركيبه الكيميائي لم يتم تشخيصه الا بعد مرور 11 عاماً تم خلالها استخلاصها وتشخيص العديد من المركبات الشبيهة لـ Terpenoid والتي أظهرت نشاطاً هرمونياً مماثلاً لهرمونات الحداثة وفي عام 1966 تمكن الباحث Roller ومساعده من وصف التركيب الكيميائي لهرمون الحداثة في حشرة السيكروبيا وقد تبين أنها:

Methyl trans, trans, Cis- 10.11. epoxy- 3,7,11- trimethyl 2,6 tridecadienate

أعقب ذلك تشخيص هرمون ثانوي اخر في نفس الحشرة وهو مشابهه للهرمون الرئيسي لا يختلف عنه الا في وجود مجموعة ميثايل بدلا من ايثايل على ذرة الكاربون رقم 7 . وكان تركيبه الكيميائي هو:

ثالثاً) هرمون الانسلاخ أو الاكدايسون Ecdysone Hormone:-

في عام 1954 عزل أول هرمون انسلاخ حشري في صورة مبلورة هو ألفا اکدایسون α- ecdysone حيث تم تشخيصه وتعريفه كيميائياً بعد ذلك بأحد عشر عاماً باستخدام الدلائل الكيميائية والاشعة السينية حيث ثبت أن تركيبه الكيميائي هو:

تم عزل وتشخيص مركب ثاني من عذارى فراشه التبغ Manduca sexata L. هو:

ألية التأثير السام لمنظمات النمو الحشرية

Mechanism of Toxic Effect of Insects Growth Regulators

هناك العديد من النظريات التي تفسر فعل منظمات النمو ومنها:

1- فشل العضلات في الاتصال بالكيوتكل: أظهرت نتائج العديد من الدراسات ان مثبطات النمو الحشرية تعمل على إحداث خلل في نمو الكيوتكل وقد يرجع ذلك الى فشل العضلات في الاتصال بالكيوتكل.

2- تثبيط انزيمات الفينول اوكسيديز: تعتبر انزيمات الفينول اوكسيديز Phenol Oxidase الموجودة بالدم والجلد ضرورية جداً لإنتاج الكينونات المدبوغة من الأحماض الامينية العطرية ويؤدي تثبيط هذه الانزيمات الى فشل عملية تصلب وصبغ الجليد وقد وجد ان لمثبطات النمو من مجموعة Thiourea القدرة على تثبيط هذه الانزيمات خارج جسم الحشرة.

3- تثبيط انزيمات DOPA Decarboxylase: تمثل انزیمات اوكسيديز أحد الاهداف التي يمكن مهاجمتها بالإضافة الى تثبيط انزيم DOPA Decarboxylase والذي يحول DOPA الى Dopamine والمؤدي في النهاية الى تكوين الكينونات المدبوغة ومن امثلة مثبطات انزيم DOPA Decarboxylase مركب  (3,4-dihydrooxy phenyl) 2- hydrazine-3 methyl - propionic acid- والذي يمنع تصلب غلاف عذراء ذبابة الاسطبلات بتركيز 5 مايكرو غرام / عذراء ويؤدي في النهاية الى حدوث الموت.

4- تحفيز إنتاج بعض المركبات قبل تمام تكوينها: أظهرت بعض الدراسات نماذج لعملية الدبغ المبكر للجليد قبل استكمال الحشرة لانسلاخها وقبل تمام شكلها الجديد وقد لوحظ ذلك عند استخدام مشابهات هرمون الشباب حيث ان تحفيز تخليق المركبات المسؤولة عن دبغ البروتين قبل تمام تكوينه أو إطلاق هرمون البزوغ Burisicon قبل تمام نضجه يؤدي الى فشل الحشرة في الانسلاخ والموت.

5- تثبيط تخليق الكايتين وتنبيه بعض الانزيمات وقد يعزى ذلك الى التداخل في عملية ترسيب الجليد وفشل الجليد الداخلي وقد اقترح اخيرا ان هذه المركبات تثبط تخليق الكايتين في يرقات حرشفية الأجنحة كما تنبه نشاط انزيمي Chitinase و Phenol Oxidase في يرقات الذباب المنزلي ويؤدي في النهاية الى تكوين جليد رقيق وضعيف، فمثلاً وجد في دراسة عن تأثير Diflubenzuron على الذباب ان للمركب القدرة على تثبيط تخليق DNA في أقراص بلوغ خلايا البشرة ويمنع بالتالي تكوين خلايا البشرة البالغة في منطقة البطن كما يمنع تخليق الكايتين ويمكن القول بان تثبيط تخليق DNA هو اول مرحلة في تأثير Diflubenzuron وان تثبيط تخليق الكايتين هي المرحلة التالية. دراسة اخرى اشارت الى ان مركب Diflubenzuron يثبط فعل استريزات هرمون الشباب في حشرة سوس اللوز مما يؤدي الى تكوين حالة وسطية بين العذراء واليرقة. لذا فان هذا المركب يثبط عددا من النظم الانزيمية في حشرات مختلفة.

6- التأثير البيوكيميائي في نسبة البروتين - الكايتين: أظهرت الدراسات التي اجريت على يرقات الذباب المنزلي ان زيادة تركيز مثبط النمو الحشري تؤدي الى زيادة خفض كمية كايتين الجليد دون اي تأثير على مستوى بروتين الجليد لذلك ترتفع النسبة بين البروتين والكايتين من 3.04 في يرقات غير معاملة الى 8.97 و 6.98 مع المعاملة بتركيز 1000 جزء بالمليون من Triflumeuron و Diflubenzuron على الترتيب.

7- التأثير في ميكانيكية النفاذ للكيوتكل: في دراسة على أجنحة حشرة خنفساء كولورادو والتي تنخفض فيها ميكانيكية النفاذ تدريجياً حتى اليوم العاشر بعد خروج الحشرة الكاملة، لوحظ ان المعاملة بالـ Diflubenzuron خلال هذه الفترة تؤدي الى حدوث تغير في مستوى النفاذية الى ايقاف خفض ميكانيكية النفاذ ويرجع ذلك الى وقف تكوين الكايتين.