Grzyby entomopatogeniczne

Grzyby entomopatogeniczne – ogólna charakterystyka oraz wpływ na hodowlę wybranych gatunków bezkręgowców.
Kornelia Kucharska¹, Dariusz Kucharski²

1 Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Katedra Biologii Środowiska Zwierząt,
Zakład Zoologii, Ciszewskiego 8, 02-787 Warszawa
2 Uniwersytet Warszawski, Instytut Zoologii, Zakład Ekologii, Banacha 2, 02-097 Warszawa

Wstęp:

Choroby, których sprawcami są organizmy żywe nazywamy zakaźnymi (inwazyjnymi). Cechą charakterystyczną takich chorób jest możliwość ich szybkiego rozprzestrzeniania się w obrębie populacji np. owadów. Może to powodować, w przypadku izolowanych lub hodowlanych grup, nawet stuprocentową zachorowalność osobników, która zwykle kończy się ich śmiercią. Pojedyncze, porażone owady infekują kolejne, zdrowe, które również roznoszą pasożyty. Jednakże, aby patogen mógł rozwijać się w obrębie swojego żywiciela musi odpowiednio umiejscowić się, przy czym układ immunologiczny broni się przed inwazją. Zatem, nie każde wniknięcie do ciała gospodarza prowadzi do rozwoju choroby. Zdarza się, że organizm aktywuje skuteczne mechanizmy obronne np. fagocytozę oraz inkapsulację (tworzenie otoczek). Celem fagocytozy jest strawienie obcej substancji przez specyficzne komórki owada (hemocyty fagocytujące obdarzone ruchem ameboidalnym - plazmocyty i granulocyty) lub jej odłożenie w organellach komórkowych pełniących funkcję „zbiorników odpadów”. Inkapsulacja jest inicjowana przez hemocyty, które rozpoznają ciała obce. Substancja obca wraz z otoczką hemocytarną tworzy kapsułę. Końcowym efektem jest sekwestracja pasożytów, czyli ich wychwycenie, transport oraz unieszkodliwienie. Proces inkapsulacji jest inicjowany pod wpływem czynników zranienia, uwalnianych przez uszkodzone i patologicznie zmienione komórki gospodarza.
W zależności od pozycji systematycznej sprawców schorzeń wyróżniamy następujące choroby: wirusowe (wirozy), bakteryjne (bakteriozy), grzybowe (mikozy), pierwotniakowe (protozoonozy), nicieniowe (nematozy) oraz roztoczowe (akarozy). Omówione w tym artykule zostaną choroby wywołane przez grzyby entomopatogeniczne (owadobójcze).

Określenie grzyby entomopatogeniczne odnosi się do różnych gatunków, które podczas swojego rozwoju wykazują właściwości chorobotwórcze lub związki troficzne o charakterze pasożytniczym, powodujące zakłócenia procesów fizjologicznych u żywych stawonogów. Do grzybów owadobójczych możemy zaliczyć pasożyty letalne (glonowce – Phycomycetes, workowce – Ascomycetes, grzyby niedoskonałe – Deuteromycetes) oraz egzopasożyty i endopasożyty (czerwcogrzybowce – Laboulbeniales, strzępczaki z rodzaju Aegeritella, Trichomycetes). W zależności od spektrum porażanych owadów grzyby można dodatkowo podzielić na: monofagi – pasożytują na owadach należących do jednego rodzaju lub do rodzajów blisko ze sobą spokrewnionych, np. Zoophthora aphidis, pasożyt mszyc z rodzaju Anoecja; oligofagi – pasożytują na owadach należących do jednego rzędu, np. Empusa muscae, pasożyt Diptera; polifagi – pasożytują na organizmach z odległych grup systematycznych, np. Aspergillus sp., i Beauveria sp., pasożyty owadów, pająków, roztoczy i ssaków.
Grzyby należą do organizmów, które jako jedne z pierwszych zostały opisane, jako chorobotwórcze dla owadów oraz były wykorzystywane w biologicznej walce ze szkodnikami. Już w roku 1728 De Reaumur opisał zainfekowane przez Cordyceps owady, a w 1874 roku Ludwik Pasteur rozpoczął masową hodowlę Metarhizium anisopliae przeciwko szkodnikom winorośli.

W procesie chorobowym owadów można wyróżnić kilka etapów:
1) Wnikanie do ciała żywiciela.
W wyniku fizycznego kontaktu owada z zazwyczaj lepkim zarodnikiem grzyba dochodzi do zakażenia. Najczęstszymi wrotami inwazji są oskórek i jego zranienia, rzadziej otwór gębowy i odbytowy oraz przetchlinki. Grzyb wydziela na powierzchnię kutikuli różne enzymy (proteazy, lipazy, chitynazy), które trawią składniki oskórka. Rozpuszczona kutikula gospodarza umożliwia kiełkowanie strzępek infekcyjnych do wnętrza ciała.
2) Umiejscowienie w tkankach lub płynach ustrojowych.
Rozwijająca się grzybnia, w wyniku podziału strzępek lub pączkowania, penetruje jamę ciała i narządy wewnętrzne owada. Strzępki grzybni wydzielają do wnętrza żywiciela różne toksyny min. destruktyny, których głównym celem jest zakłócenie przebiegu procesów fizjologicznych np. linienia, fagocytozy i reakcji obronnych oraz wywołanie paraliżu. Z części grzybni mogą powstawać zarodniki przetrwalnikowe (odporne na czynniki zewnętrzne środowiska), które umożliwiają przeżycie grzybom w niesprzyjających warunkach. Owad staje się powolny, przestaje żerować i przyjmuje nienaturalne pozycje ciała.
3) Rozwój w organizmie owada.
W wyniku skrajnego osłabienia i destrukcji organizmu żywiciel zamiera. Po śmierci grzybnia przerasta jego ciało na zewnątrz i pojawiają się zarodniki, przez które zarażane są inne owady. Grzyby mogą w sposób mechaniczny uszkadzać lub rozkładać komórki żywiciela, co powoduje jego osłabienie, zatrucie enzymami i toksynami, a w rezultacie śmierć organizmu w ciągu 24-48 godzin.

Przegląd grzybów entomopatogenicznych i mikoz:
Grzyby owadobójcze spotykamy w gromadzie sprzężniaków – Zygomycota, workowców – Ascomycota oraz w grupie grzybów niedoskonałych – Deuteromycetes.
W obrębie glonowców na uwagę zasługuje rodzina owadomorków (Entomophthoraceae). Charakterystyczną cechą większości Entomophthora jest biała warstwa wystrzelonych zarodników wokół porażonego owada. Takie martwe owady, często muchy porażone przez Entomophthora muscae, można spotkać na szybach okien lub na ścianach w okresie jesiennym.

Innym gatunkiem o słabo poznanej jeszcze biologii jest Massospora cicadina, którego żywicielem jest cykada siedemnastoletnia (Magicicada septendecim). Zainfekowane dorosłe cykady mają charakterystyczny wygląd, są całkowicie lub częściowo pozbawione odwłoka. Grzyb rozwija się głównie w tkankach tylnej części ciała, tworząc białą warstwę grzybni. Poszczególne segmenty odpadają roznosząc zarodniki, natomiast latający owad rozsiewa dalsze spory, które pozostały jeszcze w jego ciele. Zakażone cykady mogą żyć nawet kilka miesięcy, larwy natomiast nigdy nie są infekowane przez grzyba.

Gatunki z rodzaju maczużnik (Cordyceps) nazywane były „warzywnymi osami” lub „roślinnymi robakami”. Porażonym owadom przypisywano właściwości lecznicze. Leczono nimi gruźlicę oraz zatrucia opium. Cechą diagnostyczną maczużników są maczugowate twory wyrastające z martwego owada, których wielkość i zabarwienie może być różne w zależności od gatunku. Na główkach maczug znajdują się owocniki.
Niektóre gatunki Ascomycota wywołują choroby, tzw. muskardyny, przy których grzybnia i zarodniki pokrywają prawie całe ciało ofiary. Największe znaczenie mają gatunki z rodzajów: Beauveria (biała muskardyna), Metarhizium (zielona muskardyna) oraz Paecilomyces (różowa muskardyna). Gatunki należące do wymienionych powyżej rodzajów wykorzystywane są na masową skalę do produkcji biopreparatów służących zwalczaniu różnych grup szkodników pól uprawnych, lasów i pomieszczeń inwentarskich. Niszczone są min. takie gatunki jak: płaszyniec burakowy (Piesma quadratum), stonka ziemniaczana (Leptinotarsa decemlineata), korniki (Scolytinae), chrabąszcz majowy (Melolontha melolontha), chrabąszcz kasztanowiec (M. hippocastani), pleśniakowiec lśniący (Alphitobius diaperinus). Beauveria bassiana wykorzystywana jest również do niszczenia bezmuszlowych ślimaków (Limax sp.). Zarodniki grzybów charakteryzują się długą żywotnością i zachowują zdolność infekowania owadów nawet kilka lat.

Do czynników wpływających na rozwój chorób grzybowych zaliczamy:
– miejsce i sposób wnikania grzyba.
– infekcyjność (zdolność wnikania) i jego zjadliwość.
– sprzyjające czynniki fizyczne: temperatura (zwykle powyżej 10-150^oC), wilgotność (powyżej 70%), rodzaj gleby (piaszczysta i słabo gliniasta).
Zakażenie owadów i pajęczaków w hodowlach terrarystycznych może nastąpić w wyniku kontaktu zwierząt z zarodnikami znajdującymi się w podłożu lub na roślinach pozyskanych z terenu, bądź przez odłowiony pokarm w postaci zakażonego „planktonu łąkowego” oraz przez bezpośrednie zetknięcie z zarodnikami znajdującymi się w wodzie lub w powietrzu. Najprostszymi metodami ograniczającymi zakażenia lub zapobiegającymi im są: ok. pięciominutowa sterylizacja podłoża w temperaturze 120^oC w piekarniku, kwarantanna złowionych bezkręgowców (optymalnie 48 godzin), oczyszczanie roślin oraz używanie przegotowanej wody dla zwierząt, wietrzenie pomieszczeń hodowlanych i zachowanie ogólnej czystości w terrariach. Unikanie przegęszczenia owadów również redukuje ryzyko zarażenia. Ograniczony stres minimalizuje szanse powstawania uszkodzeń, a więc zmniejsza podatność owadów na infekcje. Utrzymywanie odpowiedniej temperatury i wilgotności, przy których grzyby nie mogą się rozwijać, to również dobre rozwiązanie, niestety nienadające się do zastosowania z każdym gatunkiem (zwłaszcza ciepło- i wilgociolubnym). Jeśli pasożytnicze grzyby już pojawią się w hodowli bezkręgowców, najczęściej ich likwidacja jest mało skuteczna. Można na wczesnym etapie spróbować oddzielić porażone owady i wysterylizować terraria metodą termiczną (130-1600C przez 20 minut) lub chemiczną (10% formalina albo 70% etanol). W wielu jednak przypadkach należy zniszczyć całą hodowlę, w celu uniknięcia dalszego rozprzestrzeniania się mikozy.