Hợp chất tiêu diệt chọn lọc giun ký sinh cây trồng

Loài động vật đông đảo nhất trong các trang trại - và trên thực tế là ở khắp mọi nơi trên đất liền - là những con giun cực nhỏ được gọi là giun tròn hay tuyến trùng. Một số loại tuyến trùng có lợi cho đất, nhưng một số khác ký sinh trên cây trồng, gây thiệt hại hơn 100 tỷ USD trên toàn thế giới mỗi năm. Mặc dù thuốc trừ sâu có thể loại bỏ tuyến trùng có hại, nhưng chúng lại gây ra thiệt hại cho các sinh vật khác.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một hợp chất mới có thể tiêu diệt có chọn lọc tuyến trùng có hại, ít gây hại cho con người và các sinh vật khác.

Nông dân cố gắng ngăn ngừa thiệt hại do tuyến trùng gây ra bằng nhiều cách - luân canh cây trồng, khử trùng đấtvà trồng các giống cây trồng kháng tuyến trùng, nhưng hiệu quả nhất là xử lý ruộng bằng thuốc trừ sâu. Đáng nói là, hầu hết các hóa chất được sử dụng để tiêu diệt tuyến trùng đã bị cấm vì độc tính của chúng đối với con người và động vật hoang dã. Năm 2004, các nhà sản xuất hóa chất bắt đầu loại bỏ methyl bromide, một hóa chất được sử dụng rộng rãi để khử tuyến trùng, vì nó gây hại cho tầng ozone của Trái đất. Kể từ đó, các công ty hóa chất đã phát triển một số loại thuốc trừ sâu mới, an toàn hơn.

Ứng viên mới nhất đến từ phòng thí nghiệm của Peter Roy, nhà di truyền học hóa học tại Đại học Toronto. Trong những năm gần đây, nhóm Roy đã đánh giá khoảng 100.000 phân tử để xem liệu chúng có tiêu diệt được Caenorhabditis elegans hay không. Đây một loại giun tròn vô hại có đặc điểm sinh học đã được các nhà khoa học biết rõ. Nếu xác định được một hóa chất gây chết C. Elegans, họ sẽ kiểm tra xem liệu nó có gây hại cho các loại sinh vật khác, chẳng hạn như nấm, côn trùng và chuột hay không. “Chúng tôi không quan tâm đến những hóa chất sẽ giết chết mọi thứ", các tác giả lưu ý.

Năm 2016, một hợp chất đã vượt qua sàng lọc. Cấu trúc hóa học của nó giống như một loại thuốc gọi là levamisole, được sử dụng để điều trị gia súc bị nhiễm giun tròn ký sinh. Levamisole làm tê liệt giun, trong khi phân tử mới được phát hiện - được đặt tên là selectivin - giết chết chúng ngay lập tức.

Các thí nghiệm tiếp theo đã tiết lộ cơ chế độc của selectivin. Sau khi cơ thể của tuyến trùng hấp thụ phân tử, nó sẽ tìm cách giải độc phân tử lạ bằng các enzyme được gọi là cytochrom P450. Nhưng vì một số lý do, phiên bản cytochrom P450 của tuyến trùng lại biến selectivin thành một hóa chất độc hại.

Trong khi đó, quá trình “kích hoạt độc sinh học” này không xảy ra ở các loại sinh vật khác được thử nghiệm, có lẽ vì các phiên bản cytochrom P450 của chúng xử lý phân tử một cách an toàn. Selectivin không độc hại đối với con người, động vật hoang dã và vi sinh vật trong đất. Một phân tử có cấu trúc tương tự thậm chí còn chừa ra một số tuyến trùng có lợi.

Charles Opperman, nhà tuyến trùng học tại Đại học bang Bắc Carolina, cho biết một loại thuốc trừ sâu mới, không tiêu diệtnhững tuyến trùng vô hại trong khi tiêu diệt tuyến trùng ký sinh thực vật sẽ đem lại lợi ích. “Nó thực sự sẽ cung cấp nhiều lựa chọn kiểm soát ký sinh hơn cho người trồng trọt mà vẫn duy trì sức khỏe của đất", Opperman nói.