Колорадский жук обладает генетическими ресурсами против атак инсектицидами
Колорадский жук выработал устойчивость к более чем 50 видам инсектицидов — это делает его «супер-вредителем», наносящим ущерб картофелю по всему миру.
Новое исследование Университета Висконсин-Мэдисон показывает, что жук добился этой особенности в основном благодаря тому, что обратился к глубокому пулу разнообразия в своем геноме, что позволило различным популяциям в США быстро выработать устойчивость практически ко всему, чем люди пытались с ним бороться.
Богатство разнообразия видов этого вредителя и арсенал существующих генов устойчивости, вероятно, затруднит борьбу с ним в будущем, независимо от того, какие новые инсектициды разработают исследователи. Но новое понимание геномных ресурсов вредителя может помочь ученым разработать системы управления, которые будут держать его под контролем.
«Этот жук был одним из первых, кто подвергся химической атаке в современную эпоху, и он очень успешно эволюционировал после этого», — говорит Шон Шовилл, профессор энтомологии Университета Висконсин-Мэдисон, который руководил исследованием. «Что касается других насекомых, с которыми мы надеемся бороться, можно взять опыт, который можно извлечь из изучения этого вредителя. Какие механизмы использует это насекомое, чтобы обойти эти инсектициды?»
Вместе со своими сотрудниками из UW-Madison и других учреждений Шовилл опубликовал свои выводы в журнале Molecular Biology and Evolution.
Также читайте: Ученые создали робота для борьбы с колорадским жуком
Команда Шовилла впервые секвенировала геном колорадского жука в 2018 году. С тех пор они исследовали геном, чтобы понять, как насекомое может так быстро адаптироваться к новым инсектицидам. Для этого они секвенировали несколько десятков жуков со всех концов США. Эти региональные популяции различаются по тому, к каким пестицидам они устойчивы и откуда они произошли, что может дать ключ к пониманию эволюционной истории вредителя.
Ученые обнаружили, что эти различные региональные группы развивались так быстро, потому что их родительские популяции уже обладали генетическими ресурсами, необходимыми для преодоления инсектицидов.
«Хорошо известно, что развивающиеся гены участвуют в устойчивости. Но интересно то, что разные популяции изменяют разные части генов или разные гены одним и тем же путем», — говорит Шовилл.
Этот похожий, но не идентичный путь к устойчивости в разных популяциях известен как повторная эволюция.
Эта быстрая эволюция, основанная на богатстве существующего генетического разнообразия, противоречит более старой модели эволюции, которая предполагала, что редкие мутации должны медленно возникать в популяции. В то время как новые мутации действительно развиваются и могут способствовать устойчивости к инсектицидам, быстрая реакция картофельного жука на новые химические вещества в разных частях страны может быть объяснена только его существующим разнообразием.
Полученные данные являются неприятными новостями для фермеров и ученых, надеющихся переломить ситуацию с атаками картофельного жука. Кажется маловероятным, говорит Шовилл, что даже совершенно новый инсектицид сможет долго сдерживать вредителя.
Но, вооружившись знаниями о том, как колорадский жук уклонился от наших атак, в будущих исследования могут помочь разработать стратегии, чтобы не отставать от этого врага.
«Более сложные модели могут помочь нам узнать, как различные методы управления влияют на эволюцию жука. Это может позволить нам изменить наш стиль борьбы, чтобы замедлить его», — говорит Шовилл.
Источник: Университета Висконсин-Мэдисон показывает
