Американские генетики впервые расшифровали ДНК колорадских жуков и выделили в ней несколько генов, отвечающих за необычно быстрое приспособление этих насекомых к новому климату и экологии, говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
"Что интересно, нам не удалось найти серьезных отличий в структуре генов, отвечающих за сопротивление инсектицидам, между колорадскими жуками и другими насекомыми. Похоже, что они приобрели эту способность не в результате появления новых генов или перестройки генома. Все это делает эту загадку еще более интересной для изучения", — рассказывает Шон Шовилль (Sean Schoville) из униерситета Висконсина в Мэдисоне (США).
Колорадские жуки (Leptinotarsa decemlineata) являются одним из первых инвазивных видов насекомых, распространившихся по Земле и ставших одними из главных видов сельскохозяйственных вредителей благодаря "помощи" человека. Распространившись по США и Канаде в конце 19 века, эти жуки "мигрировали" вместе с провиантом армии Соединенных Штатов во Францию в конце Первой мировой войны, и в Германию после Второй мировой войны.
Первые попытки уничтожить этих жуков при помощи пестицидов закончились провалом – американские "захватчики", как их называли фермеры в ГДР, быстро приспосабливались к отраве и становились неуязвимыми для действия ядов. Дополнительно проблема осложняется тем, что у колорадских жуков нет естественных врагов за пределами США, что делает их одним из самых опасных и живучих "врагов" урожая на Земле.
Шовилль и его коллеги сделали первый шаг к раскрытию тайн успеха этих жуков, расшифровав их ДНК и сравнив устройство их генома с другими вредителями и безобидными насекомыми.
Как отмечает генетик, его команду интересовало две вещи – как колорадский жук смог приспособиться к жизни в суровом климате России и других северных стран Европы за очень короткое время, и секреты его выживания при контакте с новыми типами инсектицидов.
Ученые получили ответ на первый вопрос – оказалось, что ДНК картофельных вредителей содержит в себе несколько десятков генов, отвечающих за производство очень широкого набора ферментов, способных переваривать крайне разнообразные белки и сахара. Это, как считают генетики, позволяет колорадскому жуку быть практически "всеядным" насекомым, несмотря на его узкую специализацию на картофеле и других паслёновых растениях.
С другой стороны, Шовилль и его коллеги не смогли найти генов, отвечающих за неуязвимость колорадских жуков – те участки ДНК, которые отвечают за противодействие инсектицидам, у них имеют ту же структуру и размеры, как и у остальных насекомых. Как надеются ученые, дальнейшее изучение генома поможет им понять, как именно работает эта "суперспособность" жуков.
Тем не менее, генетикам удалось нащупать "ахиллесову пяту" колорадских жуков – оказалось, что их клетки широко используют короткие молекулы РНК для блокировки действия определенных генов, что можно использовать для создания более эффективных версий инсектицидов, к которым вредители приспособятся не так быстро, как к ДДТ и прочим "убийцам колорадских жуков" прошлого.
Как отметил Шовилль, сейчас его команда находится в процессе расшифровки ДНК еще сотни колорадских жуков и нескольких их родичей, чьи геномы, как надеются ученые, помогут им раскрыть остальные тайны этих вредителей и окончательно решить проблему 150-летней давности.