Что же делает колорадского жука столь устойчивыми к инсектицидам?

Пожалуй, самый известный в мире вредитель – колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata) – в своё время перевернул целый раздел химической промышленности. Когда фермеры, а вслед за ними и учёные поняли, что эти насекомые устойчивы к большинству пестицидов, им пришлось немало потрудиться, чтобы найти эффективное средство борьбы с "картофельным паразитом" (хотя он также не прочь полакомиться баклажанами, перцем, томатами и другими плодами, что делает насекомое ещё более опасным для урожая).

Своё народное название жук получил после того, как опустошил картофельные поля в американском штате Колорадо, хотя на самом деле его родиной считается Мексика.
Фото Zach Cohen.

Впервые исследователи обратили внимание на жуков с чёрно-оранжевыми полосками в 1820-х годах. Своё народное название жук получил в 1859 году, когда опустошил картофельные поля в американском штате Колорадо (хотя на самом деле его родиной считается Мексика). Уже в 1880-х годах биологи отмечали невероятную выносливость и быстрое распространение вредителей. С тех пор специалисты изучали жизненный цикл насекомых и пытались понять секрет их выживаемости.

Сегодня на борьбу с колорадскими жуками ежегодно тратятся десятки миллионов долларов США, а убытки, которые может нанести вредитель сельскому хозяйству, оцениваются в миллиарды долларов.

Однако учёные уверены, что современные методы помогут им выиграть схватку с вредителем. Для этого команда из Висконсинского университета в Мадисоне (США) впервые секвенировала геном L. decemlineata и изучила его особенности, чтобы понять, что же делает жуков столь устойчивыми к инсектицидам.

Руководил работой энтомолог Шон Шовилль (Sean Schoville); его команда работала с коллегами из 33 научных центров и институтов. По словам Шовилля, с точки зрения эволюции колорадский жук уникален.

Авторы обнаружили огромный массив самых разнообразных генов. В частности, оказалось, что у них расширен набор генов, отвечающих за переработку растительных белков, а также генов, которые влияют на восприятие горьких вкусов (вероятно, благодаря этому жуки так любят растения из семейства паслёновых – тот же картофель, баклажан, овощной перец).

Что же касается устойчивости к инсектицидам, то тут обнаружилась одна странность. Точнее, не обнаружилось ничего нового: у колорадских жуков попросту не было найдено генов, которые могли бы способствовать развитию стойкости к токсинам. По словам специалистов, все гены L. decemlineata, которые могли бы отвечать за выносливость, были абсолютно идентичным генам, найденным у родственных видов насекомых, а их пестициды истребляли "на ура".

"Так вот что интересно: это не переориентация генома и не добавление новых генов, что могло бы объяснить быструю "пестицидную эволюцию". Поэтому у нас остаётся масса новых вопросов", — рассказывает Шовилль.

Впрочем, команда встретила эту новость скорее восторженно, чем обеспокоенно. Теперь у них есть направление для новых увлекательных исследований.

Кроме того, секвенирование генома всё-таки дало учёным ещё одну подсказку: возможно, всё дело в интерференции РНК. Это так называемая альтернативная система управления генами, процесс подавления экспрессии того или иного гена на различных стадиях.

Если "в обычном режиме" РНК преобразует генетические инструкции из ДНК в белки, то во время интерференции специфические цепи РНК вмешиваются в передачу этих сообщений и нарушают её.

Учёные полагают, что у колорадских жуков интерференции РНК влияет на работу клеток, и этот процесс уже сам по себе можно сравнить с воздействием инсектицида (скорее всего, в этом и заключается секрет выносливости насекомых). А значит, если найти эффективный способ управления этим процессом и подавить РНК-интерференцию, это может снизить устойчивость к реальным токсинам, заключают исследователи.

Теперь им предстоит упорядочить около сотни геномов вредителей – колорадского жука и его ближайших родственников. Далее команда продолжит изучать их адаптивность и выносливость и искать новые методы борьбы с паразитами.

Более подробно об этом исследовании рассказывается в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.