Древнегреческие авторы V в. до н. э., а также древнеримские авторы от I в. до н. э. пишут об использовании для борьбы с вредителями экстрактов различных растений, в том числе болиголова, люпина и полыни. Другими распространенными средствами борьбы с вредителями и паразитами были амурка, о которой мы говорили в главе 9, битум (твердый или полужидкий нефтепродукт), мышьяк, вино (эффективность которого, по всей видимости, объясняется содержащимся в нем этиловым спиртом), пепел (содержащий щелочь), морская вода (и соль вообще) и даже старая моча (содержащая аммиак).
Пестициды первого поколения
Арсенал пестицидов сохранял свое скромное природное происхождение вплоть до ХХ в. Время от времени на сельскохозяйственной сцене появлялись новые растительные или минеральные средства, но по большей части это происходило по воле случая, а не в результате целенаправленных усилий. Так, например, в 1559 г. в Европу было завезено североамериканское растение табак, и к концу XVII в. европейцы, колонизировавшие Северную Америку, стали использовать его листья в качестве инсектицида. До наступления эры пестицидов второго поколения, которая началась примерно в 1874 г., когда был изобретен синтез ДДТ, и достигла расцвета после Второй мировой войны, в борьбе с вредителями использовались как биологические, так и химические средства – с переменным успехом. Биологическим оружием для борьбы с вредителями служили другие организмы – их естественные враги. Например, австралийская божья коровка, завезенная в Америку, оказалась просто спасением против червеца Icerya purchasi, который был бичом цитрусовых плантаций в Калифорнии. Взрослый червец прикрепляется к растению и начинает питаться его соками. Эффективность этого биологического метода контроля сохраняется по сей день. Но предпринятые примерно в то же время попытки справиться биологическими методами с непарным шелкопрядом и хлопковым долгоносиком провалились как по биологическим, так и по культурным и политическим причинам.
Не всегда успешными были и эксперименты в области химической борьбы. В конце 1870-х гг. энтомологи из Вермонта протестировали группу пестицидов, содержащих мышьяк, в том числе «Парижский зеленый», «Лондонский пурпурный» и белый мышьяк, и заключили, что «применение этих ядов не приносит никакой пользы». Однако в 1915 г. состоялось триумфальное возвращение мышьяка на сцену: распыление арсената кальция на хлопковых плантациях оказалось эффективным методом защиты от хлопкового долгоносика.
Пестициды второго поколения
Когда появились пестициды второго поколения, акцент сместился с биологических на химические методы контроля численности популяций насекомых-вредителей. Интересно, что первые успехи были достигнуты не в сельском хозяйстве, а на поприще общественного здоровья. Сэр Рональд Росс, британский врач, совершил революционное открытие, разглядев малярийного паразита в кишечнике комара рода Anopheles, который до этого пил кровь человека, больного малярией. Он доказал, что малярию переносят именно эти комары, и в 1902 г. получил за свою работу Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
К тому моменту, как достижения Росса получили всемирное признание, уже был синтезирован дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) – вещество, которое впоследствии оказалось превосходным средством для борьбы с малярийными комарами и не только. Однако его ценность как пестицида была обнаружена лишь спустя 37 лет, в 1939 г. ДДТ использовался для борьбы с малярией и тифом во время Второй мировой войны, и оказался настолько эффективным, что шведский химик Пауль Германн Мюллер, открывший его неизвестные доселе свойства, также заработал Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1948 г.
После открытия Мюллера американская промышленность очень быстро повернулась к ДДТ лицом. Его коммерческое производство, которого в 1943 г. еще практически не существовало, через два года достигло почти 1000 т в месяц. Кроме того, пестицид стал использоваться во многих других сферах, от борьбы с комарами в сельских и городских районах до применения в сельском хозяйстве для обработки полей и садов и борьбы с непарным шелкопрядом, а также в животноводческих и других отраслях, связанных с производством пищевых продуктов. Одним словом, ДДТ стал сенсацией.
Развитие ДДТ и многих других пестицидов второго поколения принесло огромную пользу по целому ряду причин. Во-первых, от применения некоторых из пестицидов первого поколения, в том числе ртути, мышьяка и свинца, пришлось отказаться из-за их высокой токсичности. А вещества вроде ДДТ сначала считались совершенно безвредными. Можно увидеть старые фотографии, где ДДТ распыляют прямо над пляжами, где играют дети. Во-вторых, некоторые из растительных средств первого поколения – например, сушеные цветы хризантемы – трудно было достать в больших количествах. Другие либо были малоэффективны, либо слишком быстро распадались и не могли дать долговременной защиты. Многие же из веществ второго поколения маслянисты и способны надолго задерживаться на растениях, их семенах или стенах домов (как ДДТ при его использовании против комаров и москитов), на которые их наносят. Более того, поскольку многие из этих веществ также содержат галогены (фтор, хлор и бром), они не так быстро разрушаются и долго остаются в активной форме. Наконец, их не нужно добывать или выращивать (как, например, те же хризантемы), пестициды второго поколения синтезируются в лабораториях из недорогих материалов. Синтез оказался настолько простым, что технология производства пестицидов больше не представляла проблемы, и эти вещества могли быть получены в больших количествах.
К несчастью, те же самые свойства, которые обеспечили популярность пестицидов второго поколения, оказались и их уязвимым местом, а также причиной разнообразных экологических проблем. Маслянистая (иными словами, липофильная) природа этих веществ позволяет им хорошо сохраняться не только на листьях или стенах, но и на коже, откуда с помощью белков-переносчиков они могут попадать в кровь. Липофильная природа ДДТ увеличила его эффективность как пестицида, облегчая проникновение в организм насекомых, где это вещество наносило свой токсический удар. Но при этом также хорошо он способен всасываться и в организм других видов, в том числе и человека.
Помимо липофильности, ДДТ обладает характеристиками, общими с другими галогенпроизводными, – то есть долго сохраняется в окружающей среде. Галогенпроизводные органические соединения содержат один или более атомов элементов из группы галогенов, в которую входят фтор, хлор, бром, йод и астат. В ДДТ содержится целых пять атомов хлора. Атомы галогенов обеспечивают ему долгую жизнь в природе, предотвращая разрушение не только при применении, но и при проникновении в организм. Поэтому свойства, гарантирующие его эффективность, в то же самое время делают его особенно опасным при попадании в окружающую среду.
Инсектициды типа ДДТ оказывают на насекомых летальное воздействие в целом так же, как природные нейротоксины: его молекулы атакуют нервную систему. Как уже обсуждалось выше, для функционирования нейрона необходимы мембранные белки, переносящие натрий, калий и кальций. Инсектициды, так же как змеиный яд и другие яды животного происхождения, могут либо стимулировать, либо блокировать активность этих белков, нарушая связи между клетками, что в конечном итоге ведет к смерти.
