Menneskeheden vokser med rekordfart. Ved udgangen af 2050 forventer man, at der bor 9,77 milliarder mennesker på kloden, og det tal forudsiges til at stige til mere end 11 milliarder mennesker i 2100.
Følgerne af denne befolkningsvækst vil have direkte konsekvenser for tilgængeligheden, forsyningen og distributionen af fødevarer.
I takt med at fødevareproduktionen skal foregå på et stadigt mindre areal pr. indbygger, er der brug for, at høstudbyttet forøges kraftigt, hvis vi skal kunne brødføde alle.
Leddyr, Arthropoda, er en række af dyr, der omfatter forskellige organismer blandt andet insekter og edderkopper.
Ikke alle leddyr er lige velsete i landbruget, hvor de kan volde skade på afgrøderne, så i dag bekæmper man dem med agrokemiske pesticider, der ikke længere er så effektive, som de engang var. De agrokemiske pesticider lader i øvrigt til at have skadevirkninger på menneskets sundhed og økosystemerne.
Pesticiderne har også bidraget til udviklingen af resistente insektstammer, som eksempelvis malathion-resistente bananfluer.
Derudover er størstedelen af de agrokemiske pesticider så bredspektrede i bekæmpelsen af insekterne, at de ender med at have negative konsekvenser for mange nyttige insektarter, såsom bier og hvepse.
Miljøvenlige og rettet mod specifikke insektarter
Fra 2005 til 2009 blev mange kemiske pesticider forbudt af den amerikanske miljøstyrelse U.S. Environmental Protection Agency (EPA) som følge af strengere lovgivning, og det har medført et behov for alternative løsninger.
I de seneste år har der igen været fornyet interesse i naturlige produkter, der kan erstatte konventionelle kemikalier, og fokus har bevæget sig mod miljøvenlige produkter, eksempelvis de såkaldte bio-pesticider, til bekæmpelse af skadedyr.
Bio-pesticider er naturlige bio-aktive forbindelser eller hele mikroorganismer, der bliver brugt som planteværnsmidler og insektbekæmpelse i landbruget. Bio-pesticiderne er miljøvenlige og rettet mod specifikke insektarter.
GM-afgrøder med indbygget insektgift
De seneste årtier har man gransket forskellige bio-pesticid-kilder, og genmodificerede afgrøder med et 'indbygget' planteværn i form af insektresistente gener eller svampepatogener er blandt de mest populære.
På nuværende tidspunkt er kun få af dem brugt kommercielt i landbrugsindustrien.
De første GM-afgrøder repræsenterede det første skridt imod udviklingen af biologiske insekticider.
Genet for Bt-toksinet, som stammer fra bakterien Bacillus thuringiensis, der kan bekæmpe visse insekter såsom fluer, blev splejset ind i planternes genom, så Bt-toksinet udtrykkes i plantens dele.
LÆS OGSÅ: Dansk forsker: Farlige sprøjtemidler kan slå tusindvis ihjel
Brugen af agrokemisk insektbekæmpelse er faldet markant
Men efter lanceringen af disse GM-afgrøder i midten af 1990’erne er brugen af agrokemisk insektbekæmpelse faldet markant over hele verden, og kun ganske få tilfælde af resistens overfor Bt-afgrøder er blevet rapporteret indtil videre.
Efter lanceringen af Bt-afgrøder i det industrielle landbrug, er brugen af bio-insekticider steget støt. På nuværende tidspunkt er 90 procent af de biologiske skadedyrsbekæmpelsesmetoder baseret på Bt.
Den amerikanske multinationale landbrugsvirksomhed Monsanto Company har udviklet adskillige afgrøder, der er i stand til at producere Bt-insekticider såsom hvede, majs og tomater, der bliver solgt vidt og bredt, og som dyrkes verden over.
Disse afgrøder har fået indsplejset et gen af insektgiften Bt-toksin, der gør dem resistente overfor skadeinsekter, så brugen af eksterne pesticider kan undgås.
Efter lanceringen af det såkaldte Bt-bomuld, som er genmodificerede bomuldsplanter, der har fået tilført egenskaberne fra Bacillus thuringiensis-bakterien (Bt) for at regulere sommerfugle og møl, er mere end 60 forskellige varianter blevet tilladt til kommercielt brug, og mange andre afgrøder er blevet genmodificeret og godkendt.
Svampesporer i stedet for insekticider
Konstant eksponering af insektgiften Bt-toksin accelererer resistensudvikling hos visse insekter.
Skadeinsekter kan også styres ved hjælp af entomopatogene svampe; et biologisk insekticid, der først blev introduceret i Australien i 2000'erne, som bruger levende organismer til forebyggelse eller direkte bekæmpelse af skadegørere.
Svampesporer spirer på insektets overflade, hvorefter de trænger igennem kutikula (det beskyttende, stive lag, der danner insektets ydre skelet) og så prolifererer inde i værten.
I løbet af denne proces producerer svampen en række enzymer, der hjælper mikroorganismen med at trænge ind i insektkroppen, og som dræber insektet.
Men dette insekticid kan ikke altid anvendes, da det almindeligvis tager over en uge at dræbe insektet.
Svampe-bio-insekticider kan være et værn mod en lang række skadedyr som bladlus, mellus og trips (også kaldet tordenfluer) uden at skade nytteinsekterne som bierne og hvepsene.
Edderkoppegift lanceres på markedet
Uafhængigt af de nuværende biologiske insekticider er der opstået en særlig interesse i giften fra insektverdens rovdyr, eksempelvis edderkopper.
Forskellige studier fandt for nylig, at på trods af at edderkoppens gift er udviklet, så den er giftig, når den bliver sprøjtet ind i byttet, indeholder giftblandingen også forbindelser, som er giftige, hvis de bliver indtaget (se her og her).
Disse fund kan muligvis føre til udviklingen og ekspansionen af en ny familie af langt mere simple bio-pesticider, som muligvis vil være både mindre omkostningskrævende at producere samt have færre konsekvenser for folkesundheden i forhold til landbrugets traditionelle sprøjtemidler.
Satte gang i udviklingen og fremtidige lancering af biologiske insekticider
Vestaron Corporation er den første biotek-virksomhed, som har lanceret naturlige insekticider fremstillet af edderkoppegift-peptider.
Den amerikanske virksomhed lancerede det proteinbaserede Spear®-T i 2018, som er et brugervenligt bio-pesticid, der målrettet reagerer på forskellige organismer, hovedsaglig trips, mellus og spindemider uden at skade nytteinsekterne, som eksempelvis bestøver planterne.
Den aktive ingrediens i Spear®-T er en forbindelse fundet i den australske edderkop Hadronyche versuta, der virker som en inhibitor (et stof, der hæmmer en kemisk eller biologisk reaktion) i centralnervesystemet.
Skadeinsekterne dør et par timer efter indtagelse eller fysisk kontakt med det giftige protein. Giftstoffet bliver nedbrudt overraskende hurtigt (indenfor et par dage), når det eksponeres for sollys, og desuden er produktionsomkostningerne ret lave.
Spear®-T-midlets betragtelige succes som skadedyrsbekæmpelsesmiddel har sat gang i udvikling og fremtidig lancering af flere biologiske insekticider baseret på edderkoppegift.
Men der skal flere forsøg og godkendelse fra officiel side til, før de er klar til kommercielt brug, selv om begge bio-insekticiderne ser lige så lovende ud som skadedyrsbekæmpelse som deres forgængere.
\ Forskerzonen
Denne artikel er en del af Forskerzonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.
Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.
Forskerzonen er støttet af Lundbeckfonden.
Vejen frem: Bekymringer og forbedringer
Der er sket fremskridt indenfor udviklingen af bio-pesticider. Signifikant finansiering og indsats er blevet investeret i at opdage, granske og udvikle agrokemiske alternativer.
På trods af de lovende resultater befinder overgangen til mere miljøvenlig skadedyrsbekæmpelse sig stadig i den første fase af den endelige implementering og godkendelse.
Edderkoppegift repræsenterer et helt nyt koncept for naturlige insekticider. De lave produktionsomkostninger og produkternes effektivitet vil muligvis udkonkurrere de traditionelle agrokemiske forbindelser i et stadig mere lovreguleret marked.
Selv om familien af bio-insekticider er vokset stille og roligt i løbet af de seneste år, har der været en del bekymringer omkring brugen af mikroorganismer som skadedyrsbekæmpelse.
Hovedårsagen er frygten for bio-kontaminering af maden og en ukontrolleret spredning af mikroorganismer. Familien af bio-insekticiders seneste medlem - pesticider med edderkoppegift - har igen sat fokus på biologiske insekticider.
Der skal yderligere forskning og granskning af nye (gift)stoffer til brug i nye bio-insekticider til, så vi kan få en bedre forståelse af konsekvenserne for økosystemerne og sikkerheden ved langsigtet brug, men fremtiden ser lys ud.
Læs denne artikel på engelsk på vores internationale søstersite ScienceNordic.com. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.
LÆS OGSÅ: Nye studier: Pesticider skyld i biers massedød
LÆS OGSÅ: Studie: Pesticidbehandlet dansk frugt og grønt er ufarligt
