Учёные преодолели устойчивость насекомых-вредителей к популярному инсектициду

Капустная моль ведёт себя так, как было предсказано учёными: выработав устойчивость против старого варианта токсина Bt, она оказалась бессильна против его модифицированной версии. (Фото shane58.)

...Но как им это удалось, объяснить затрудняются. Новая версия бактериального токсина работает, по-видимому, несколько иначе, чем предполагали её авторы.

Одним из самых эффективных способов борьбы с сельскохозяйственными вредителями считается "вживление" в генотип растения гена бактериального токсина Bt. Токсины этого типа вырабатываются бактерией Bacillus thuringiensis. Они безопасны для всех млекопитающих и большинства насекомых, проявляя строгую специфичность по отношению к вредителям. Растение синтезирует этот токсин, который связывается с клеточными рецепторами в желудке строго определённых видов насекомых. Но Bt-токсины используются в сельском хозяйстве уже почти 15 лет, и за это время, к сожалению, многие вредители успели адаптироваться к яду.

Группа исследователей под руководством Брюса Табашника из Университета Аризоны (США) ещё раз решила переиграть насекомых, подправив структуру токсина так, чтобы он снова стал ядовитым. Раньше считалось, что ключевым моментом в работе токсина является его связывание с белками кадгеринами, образующими межклеточные контакты. Более внимательный анализ показал, что после этого связывания молекула токсина претерпевает ещё несколько превращений с помощью ферментов насекомого. С другой стороны, исследователям удалось установить, что устойчивость к Bt-токсину таких вредителей, как розовый коробочный червь хлопчатника, связана как раз с мутацией в гене кадгерина: этот белок переставал связывать токсин.

Тогда учёные поставили вопрос так: если взаимодействие токсина с кадгерином нужно для того, чтобы токсин обработали ферменты, не можем ли мы "упростить" насекомому задачу и снабдить растения уже модифицированным токсином? Идея себя оправдала: модифицированный токсин убивал гусениц каролинского бражника, у которых был мутированный ген кадгерина. Более того, новый токсин действовал даже тогда, когда этот ген был выключен у насекомых.

Получив такие результаты, исследователи поняли, что новый токсин может подействовать вообще на любого вредителя, чья устойчивость к прежнему яду была связана с модификацией кадгеринов. Они разослали два варианта токсина по нескольким лабораториям, попросив протестировать их на различных вредителях, но при этом не сказали, какой токсин новый, а какой - старый. Однако реальность оказалась сложнее научных гипотез. Выяснилось, что новый токсин действует далеко не против всех видов с мутантным кадгерином, зато очень эффективен в случае насекомых, чья устойчивость вообще никак с кадгерином не связана.

Результаты исследований учёные опубликовали в журнале Nature Biotechnology.

Короче говоря, учёные обогнали насекомых, но при этом несколько перестарались и теперь пытаются понять, куда именно их занесло. Новый токсин хорошо себя показал, но что именно он делает и как поведёт себя в реальной жизни, а не в лабораторном эксперименте, сказать пока никто не может. Так или иначе, работы в этом направлении буду продолжаться: такой способ борьбы с вредителями намного более безопасен и эффективен, чем заливание полей инсектицидами общего назначения, от которых мрут не только насекомые, но и люди.