Средство, заставляющее насекомых опорожняться до фатального истощения, может стать завтрашним средством борьбы с вредителями
До 25 процентов мирового производства продуктов питания ежегодно теряется из-за насекомых, в первую очередь жуков. За последние 500 миллионов лет жуки успешно распространились и адаптировались к жизни по всему миру.
На сегодняшний день производство продуктов питания и широкое использование пестицидов идут рука об руку. Большая часть этих пестицидов наносит ущерб биоразнообразию, окружающей среде и здоровью человека. Поскольку использование различных пестицидов в Европе и Америке постепенно прекращается, требуются новые решения для борьбы с вредителями и их искоренения без нанесения вреда людям или полезным насекомым, таким как пчелы.
Именно над этим работают исследователи из Биологического факультета Копенгагенского университета. В рамках усилий по разработке более «экологических» методов борьбы с вредными насекомыми, исследователи обнаружили, какие гормоны регулируют образование мочи в почках (мальпигиевых сосудах) жуков, что их натолкнуло на оригинальные идеи по созданию экологичных инсектицидов.
«Знание того, какие гормоны регулируют образование мочи, открывает путь к разработке соединений, подобных гормонам, которые, например, могут вызывать у жуков образование такого количества мочи, что они умирают от обезвоживания», - объясняет доцент Кеннет Веланд Халберг из отделения Копенгагенского университета. Биология. Он добавляет:
«Хотя это может показаться немного жестоким методом, нет ничего нового в том, что мы пытаемся победить вредителей, разрушающих производство продуктов питания. Мы просто пытаемся сделать это более разумно и целенаправленно, с учетом окружающей среды в большей степени, чем традиционные пестициды. "
Новое исследование, как и предыдущее, также проведенное Кеннетом Веландом Халбергом, демонстрирует, что жуки решают задачу регулирования своего водно-солевого баланса принципиально иначе, чем другие насекомые. Это различие в биологии насекомых является важной деталью при борьбе с определенными видами, оставляя своих соседей в покое.
«Современные инсектициды парализуют нервную систему насекомого. Проблема с этим подходом заключается в том, что нервные системы насекомых очень похожи у разных видов. Использование этих инсектицидов приводит к гибели пчел и других полезных полевых насекомых и вредит другим живым организмам», объясняет Кеннет Веланд Халберг.
На сегодняшний день, глобальное использование пестицидов оценивается примерно в 100 миллиардов долларов в год. Но по мере того, как правила использования пестицидов становятся более строгими, у фермеров остается меньше возможностей бороться с вредителями.
«Стимул к разработке соединений, которые нацелены на вредителей и уничтожают их, огромен. Производство продуктов питания в значительной степени зависит от пестицидов. По оценкам, только в Европе производство продуктов питания снизится на 50 процентов без использования пестицидов. рынок почти сразу же принесет огромные выгоды как дикой природе, так и людям », - заявляет Кеннет Веланд Халберг.
Но для разработки новых соединений для борьбы с жуками, помимо прочего, требуется, чтобы химики разработали новую молекулу, напоминающую гормоны жуков. В то же время это соединение должно иметь возможность проникать в жуков либо через их экзоскелеты, либо через их кормление им.
«Понимание образования мочи у жуков - важный шаг в разработке более целенаправленных и экологически безопасных средств борьбы с вредителями в будущем. Сейчас мы находимся в процессе привлечения специалистов по химии белков, которые могут помочь нам разработать искусственный гормон насекомых. впереди еще немало работы, прежде чем какая-либо новая форма борьбы с вредителями увидит свет », - заключает доцент Кеннет Веланд Халберг.
Проведя некоторое количество исследований и испытаний, учёные подчеркнули перечень фактов, которые помогут разработать инсектицид:
Исследование показывает, что жуки регулируют свою функцию почек принципиально иначе, чем все другие насекомые. Эти различия потенциально могут быть использованы для фатального нарушения жидкостного баланса жуков, не затрагивая других насекомых.Данные исследования показывают, что эта уникальная функция почек возникла около 240 миллионов лет назад и что этот механизм сыграл значительную роль в экстраординарном эволюционном триумфе жуков.Примерно каждый пятый вид животных на Земле - жук. Хотя описано 400 000 видов, считается, что всего существует более миллиона видов жуков.Исследователи использовали красного мучного жука ( Tribolium castaneum ) в качестве тестового вида для исследования, потому что он имеет хорошо секвенированный геном, который позволяет использовать широкий спектр инструментов генетической и молекулярной биологии.Исследователи заставили жука мочиться путем введения гормона, который, как теперь известно ученым, регулирует образование мочи у жуков.Пшеничный долгоносик, мучные жуки, колорадские жуки и другие виды жуков и насекомых уничтожают до 25 процентов мировых запасов пищи каждый год.Проблема особенно очевидна в развивающихся странах, где доступ к эффективным средствам борьбы с вредителями ограничен или отсутствует.
Проект проводился в сотрудничестве с исследователями из Эдинбургского университета, Шотландия, и Университета Макмастера, Канада.