Natura nie raz inspirowała człowieka w wielu obszarach. To z niej pochodzi masa leków i pomocnych substancji. Przez obserwację przyrody i zachodzących w niej procesów dowiadujemy się o różnych królestwach organizmów i o niesamowitych praktykach niektórych z ich przedstawicieli. Dziś skupimy się na grzybach. I to nie tych, które znamy ze spacerów po lasach, niewinnie kryjących swoje kapelusze wśród runa.

Dziś zajrzymy pod ziemię, gdzie roztacza się prawdziwe grzybowe królestwo. Tam też znajdziemy bohaterów dzisiejszej opowieści, którzy na tyle skutecznie ‘polują’ na swoje pożywienie, że stali się obiektem zainteresowania świata nauki.

Doktor Elżbieta Popowska-Nowak specjalizująca się w badaniu grzybów owadobójczych zdradzi nam kilka z ich tajemnic i wyjaśni, jak ludzie wykorzystują te niesamowite grzybie praktyki.

LNZ: Niewidzialni zabójcy – do kogo odnosi się to stwierdzenie?

EPN: Określenie odnosi się w tym przypadku do grzybów. Słowo grzyb w kontekście środowiska leśnego kojarzy się na ogół z grzybami widocznymi, czyli  m. in. z grzybami kapeluszowymi, które wyrastają na ściółce, na glebie lub na martwym drewnie. Tymczasem ściółka i gleba leśna, i nie tylko leśna, to siedlisko wielu gatunków mikroskopijnych grzybów, których nie można zaobserwować „gołym okiem”. Jedną z ich grup są grzyby owadobójcze.

Odgrywają rolę jako jeden z naturalnych czynników wpływających na populację owadów szkodliwych z punktu widzenia gospodarki człowieka. Dotyczy to owadów, które występują w glebie lub w niej zimują albo odbywają przepoczwarzenie.  Najczęściej z tego środowiska izolowane są grzyby m. in. z rodzajów Beauveria, Isaria (dawna nazwa  Paecilomyces), Metarhizium.  

Mechanizm infekcji

LNZ: W jaki sposób grzyby te polują na swoje ofiary?

EPN: Grzyby te wnikają do owadów przez okrywy ich ciała i pasożytując mogą powodować infekcje, gdy owady te jeszcze nie żerują. Jako pasożyty fakultatywne mogą do momentu pojawienia się żywiciela (tutaj owada) przetrwać w glebie lub w ściółce przez dłuższy czas. W oczekiwaniu na ofiary prowadzą saprofityczny tryb życia, czyli odżywiają się materią organiczną. Dzięki wydzielaniu różnych enzymów ich strzępki kiełkując mogą wnikać do jamy ciała gospodarza. Tam wytwarzają ciała strzępkowe, które powodując intoksykację i rozkład organów wewnętrznych prowadzą do obumierania zakażonego owada. W odpowiednich warunkach m. in. wilgotności i temperatury strzępki grzybni wydostają się na zewnątrz, zarodnikując. I wtedy możemy je zauważyć w środowisku.

LNZ: Czy może Pani opisać jak rozpoznać takie strzępki? Czy widać je na zainfekowanych owadach?

EPN:  Jak już wspominałam w odpowiednich warunkach wilgotności i temperatury strzępki grzyba wyrastają na zewnątrz okryw owada i możemy je zaobserwować jako białawy nalot. Jeśli grzybnia ta zacznie zarodnikować można rozróżnić do jakiego rodzaju należy grzyb. Bezpieczniej jednak zrobić to pod mikroskopem, aby dokładniej obejrzeć budowę konidioforów i kształt zarodników. Aby oznaczyć danego grzyba do gatunku, w większości przypadków potrzebne są już metody molekularne.

Obfite rozprzestrzenianie się w środowisku

LNZ: Kiedy człowiek zainteresował się działaniem tych niezwykłych organizmów?

EPN: W większości przypadków grzyby te charakteryzują się wysokim potencjałem reprodukcyjnym. Wytwarzają na zakażonym osobniku dużą liczebność zarodników, które rozprzestrzeniają się w środowisku. W związku z tym, że zauważono liczne epizoocje (epidemiczne choroby) w populacjach owadów powodowane przez te grzyby w środowisku, zaczęto badać je pod kątem możliwości wykorzystania w ograniczaniu liczebności szkodliwych owadów.

Izolowanie z gleby

LNZ: Czy takie gatunki owadobójczych grzybów spotykamy też w Polsce? Jak się je pozyskuje?

EPN: Grzyby te występują w Polsce. Można  je izolować z gleby metodą na owady tzw. pułapkowe (mogą nimi być m.in. larwy barciaka większego Galleria mellonella) lub na agarowe (zestalone) selektywne podłoża hodowlane – następnie hodować w laboratorium i wykorzystywać do różnych badań. Można je również pozyskiwać z porażonych owadów znalezionych w środowisku.

LNZ: Jeśli na moment zapomnimy o ‘używaniu’ tych grzybów, to czy może nam Pani opowiedzieć, jak to działa w naturze, w lesie. Jak wygląda rola tych grzybów w zdrowym ekosystemie?

EPN: W momencie pojawienia się owada i przy sprzyjających warunkach m.in. odpowiedniej wilgotności grzyb  atakuje go. Niektóre gatunki są polifagami i mogą atakować również inne stawonogi jak pająki czy roztocza. Nie mają możliwości aktywnego poruszania się . Zarodniki mogą być rozprzestrzeniane przez wodę, prądy powietrzne, organizmy występujące w glebie. W związku z tym w danym środowisku będą atakowane owady, których jest najwięcej (istnieje największa możliwość ich „napotkania”). Można więc powiedzieć, że pełnią role naturalnego czynnika ograniczającego liczebność owadów w danym środowisku. Trzeba jednak zaznaczyć, że  nie każdy kontakt zarodnika z owadem kończy się infekcją. Aby do tego doszło musi zajść odpowiednia interakcja pomiędzy zarodnikiem a oskórkiem gospodarza (owada), w której uczestniczą z jednej strony np. enzymy grzyba a z drugiej substancje ochronne jak np. woski kutykularne na powierzchni owada.

Praktyczne stosowanie w ochronie roślin

LNZ: No właśnie, przechodzimy do ważnego tematu, mianowicie po co ludziom wsparcie tych grzybów? Czy może Pani wyjaśnić na czym polega problem z owadami i kiedy w przypadku lasu najczęściej będziemy mieć z nim do czynienia?

EPN: W trakcie badań tej grupy mikroorganizmów stwierdzono dużą ich różnorodność, potwierdzono ich znaczenie w regulacji stawonogów (w tym owadów) oraz możliwość wykorzystania ich w biologicznych metodach ograniczania populacji owadów – szkodników roślin w uprawach rolnych i w lasach. Ponieważ mogą być produkowane w dużej ilości na podłożach hodowlanych oraz przechowywane przez dłuższy czas zachowują swoją patogeniczność, mogą być, w różny sposób preparowane i aplikowane jako środek alternatywny do chemicznych insektycydów. W przypadku lasu najczęściej mamy do czynienia z gradacją szkodników w monokulturach. Takim przykładem może być gradacja kornika czy pędraków chrabąszcza majowego.

Są plusy, ale i minusy…

LNZ: Czy te grzyby atakują jedynie ‘niechciane’ insekty?

EPN: Większość gatunków grzybów z wyżej wymienionych rodzajów Beauveria, Metarhizium, Isaria może niestety rozwijać się również kosztem owadów pożytecznych (w tym takich jak błonkówki pasożytnicze, mrówki, chrząszcze biegaczowatych). Rozwijając się również na owadach saprofagicznych (rozkładających martwe szczątki organiczne) lub roślinożernych  – które nie mają znaczenia z punktu widzenia gospodarczego, ale odgrywają dużą rolę w rozkładzie materii organicznej i pełnią ważną rolę w środowisku – mogą przyczyniać się w pewnym stopniu do ograniczania ich liczebności oraz różnorodności. To częściowo zmniejsza rolę tych gatunków jako czynników ograniczających szkody w uprawach. Ale tylko częściowo. W związku z tym, że owadów szkodliwych jest na ogół proporcjonalnie więcej w uprawach, są zatem łatwiej dostępną „pożywką”, więc plusy przeważają…

Chemia

LNZ: Rozumiem, że posiłkowanie się grzybami owadobójczymi jest wynikiem prowadzenia działań gospodarczych, wprowadzanie monokultur. Jeśli nie grzyby, to co? W przypadku stosowania środków chemicznych konsekwencje są chyba znacznie poważniejsze?

EPN: W biologicznych metodach ochrony roślin stosowane są oprócz grzybów owadobójczych m. in. także nicienie owadobójczy czy wirusy. Sztuczne wprowadzanie do środowiska różnych organizmów może w pewien sposób zakłócać równowagę w danym ekosystemie. Ale w przypadku wprowadzania monokultur ta równowaga jest też zachwiana. A stosowanie środków chemicznych jest bardzo niebezpieczne oczywiście ze względu na zanieczyszczanie środowiska. Jak wiadomo pozostałości różnych chemicznych środków ochrony roślin mogą utrzymywać się w glebie przez dłuższy czas i przedostawać się np. do okolicznych zbiorników wodnych, co może być zagrożeniem dla zdrowia ludzi i zwierząt.  

LNZ: Takie działania, czy to przy użyciu grzybów, czy środków chemicznych znajdują zastosowanie w przypadku lasów uprawowych. W lasach przypominających naturalne nie ma potrzeby stosowania podobnych środków, bo las regeneruje i reguluje się sam. Co jest Pani zdaniem kluczem, do zdrowego ekosystemu?

EPN: Moim zadaniem, i nie będę chyba oryginalna w moim stwierdzeniu, że zachowanie dużej bioróżnorodności jest podstawą zdrowego ekosystemu. Nie bez znaczenia jest również ograniczanie zanieczyszczenia środowiska.