Найдено объяснение устойчивости колорадского жука к инсектицидам

В одном из своих исследований профессор Иоландой Чен из Университета Вермонта отметил, что эпигенетические изменения, передаваемые новым поколениям, могут решить проблему быстрой адаптации вредителей к пестицидам.

Колорадский жук, обитающий раньше в Скалистых горах, теперь распространился во многих частях света, нанося фермерам миллионы убытков. 

Эра современных пестицидов началась еще в 1860-х г., когда фермеры начали уничтожать этих жуков, используя краску, содержащую арсенат меди. Вскоре колорадские жуки стали устойчивыми к этому средству защиты растений, а также и к арсенату свинца, ДДТ ртути, дильдрине и более пятидесяти других пестицидов. Вредители адаптируются к новым пестицидам в течение нескольких лет, а затем продолжают наносить огромный ущерб фермерам по всему миру.

Эти так называемые эпигенетические изменения активизируют у вредителя защитные механизмы, которые позволяют ему переносить токсины, обнаруженные в растениях картофеля.

Прилив ферментов может позволить насекомому блокировать новый пестицид с помощью биохимических средств, использующихся для преодоления естественной защиты растений, вместо того, чтобы полагаться на эволюционный процесс случайных мутаций, который мог бы постепенно снижать эффективность пестицида.

Самое главное, исследование показывает, что изменения, вызванные даже небольшими дозами пестицида, могут передаваться потомкам как минимум через два поколения. 

Ученые выяснили, что у некоторых других видов насекомых воздействие пестицидов изменяет метилирование ДНК. Также наблюдались некоторые эпигенетические изменения, которые передавались будущим поколениям, размножающимся бесполым путем, например крошечного рачка Daphnia magna.

В своем эксперименте ученые из Университета Вермонта вместе с коллегой из Университета Висконсина собрали взрослых жуков с органических ферм в Вермонте. Они разделили потомство, обработав их разными дозами пестицида имидаклоприда: одних высокими, вторых низкими, третьих менее токсичными химическими веществами, а некоторых просто водой. Через два поколения у жуков общее метилирование снизилось, а у жуков, подвергшихся воздействию воды, этого не произошло.

Ученые изначально предполагали, что стресс может оказывать влияние на организм вредителя, однако, специалисты в ходе опытов установили, что установили, что физические характеристики, приобретаемые насекомым в результате стресса, передаются из поколения в поколение.

В случае с колорадскими жуками, изучение которых проводилось в Университете Вермонта, исследователи сделали вывод: инсектициды могут воздействовать на генетику, усиливая, к примеру, выработку токсикозащитных свойств.

Динамическое взаимодействие между эпигенетикой и генетикой объясняет во многом эволюцию вредителей и их устойчивость к инсектицидам. Как эти изменения передаются через несколько поколений, остается загадкой, но проведенное исследование убедительно показывает, что это так.

Подготовлено по материалам сайта uvm.edu.