Современные методы борьбы с сельскохозяйственными насекомыми-вредителями уже довольно давно опираются на достижения генной инженерии. Однако гусеницы хлопковой совки или коробочные черви (Helicoverpa armigera) научились адаптироваться к ядовитым растениям. Причём непредсказуемым для науки образом.
Гусеницы хлопковой совки или коробочные черви являются основным вредителем на полях хлопчатника в Китае, где проводилось настоящее исследование.
Международная группа учёных опубликовала в журнале PNAS результаты работы, в ходе которой биологи изучали способы приспособления насекомых к генетически модифицированным культурам и сопутствующие этим процессам изменения в организмах вредителей.
Оказалось, что хлопковые совки претерпели более разнообразные генетические изменения, чем ожидалось. Насекомые сумели приспособиться к генетически модифицированному хлопчатнику, который вырабатывает токсины, губительные для вредоносных насекомых.
Напомним, что учёные начали прибегать к генетическим модификациям сельскохозяйственных культур, чтобы отказаться от использования инсектицидов (химических средств защиты растений), которые зачастую не только истребляют целевых вредителей, но и наносят вред животным.
Так, хлопчатник приобрёл способность вырабатывать смертельные для насекомых-вредителей токсины, свойственные бактериям Bacillus thuringiensis (Bt-токсины). Bt-токсины уничтожают насекомых, но безопасны для большинства живых существ, включая людей.
Однако со временем учёные обнаружили у хлопковых совок редкие генетические мутации, придающие им устойчивость к Bt-токсинам.
Ранее энтомологи из Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни университета Аризоны (University of Arizona College of Agriculture and Life Sciences) в лабораторных условиях исследовали возможные мутации, позволяющие адаптироваться к Bt-токсинам. Некоторые из них были также обнаружены в условиях дикой природы. Но природа пошла дальше и нашла новые пути генной модификации, которые не были предсказаны учёными.
Для того чтобы избежать сюрпризов в Китае, учёные изучили генетические механизмы, с помощью которых насекомые адаптируются к воздействию Bt-токсинов.
Впервые международная группа исследователей напрямую сравнила гены, ответственные за устойчивость к Bt-токсинам у диких и выращенных в лабораторных условиях хлопковых совок.
Генетики обнаружили соответствующие мутации на одних и тех же участках генов, но они оказались на удивление разными для двух групп насекомых.
«В дикой природе мы обнаружили точно такие же мутации, как и в лабораторных условиях, но мы также нашли и множество новых вариаций в тех же генах», — сообщает энтомолог Брюс Табашник (Bruce Tabashnik), соавтор исследования.
Главным открытием для учёных стало то, что у диких насекомых устойчивость к Bt-токсинам является доминантным признаком. То есть для того чтобы пара хлопковых совок дала устойчивое к Bt-токсинам потомство, достаточно присутствие этого признака только у одной особи.
Напротив, аналогичные мутации у лабораторных насекомых –