Від відлякувача шкідників до чуми - Війна Жуків - Знання
Актуальні новини в Süddeutsche Zeitung
Панель приладів
економіка
Мюнхен
Культура
суспільство
Знання
Від відлякувача шкідників до чуми: війна жуків
Відкрити малюнок на новій сторінці
Все більше і більше переважають місцеві види: азіатська сонечко
Азіатська сонечко мала позбавляти плодоовочеві плантації в Європі та Америці від попелиці. Але тварини розмножуються вибухонебезпечно у всьому світі - і витісняють місцеві види. Окупанти покладаються на біологічні бойові агенти.
Моніка Оффенбергер
Це зробили американська жаба-бик і іспанський слимак, а також канадська золотушка та індійський бальзам. Усі вони походять з іноземних країн і постійно оселилися в Німеччині. Зараз вони конкурують з місцевими тваринами та рослинами і тому вважаються інвазійними видами. Азіатська сонечко Harmonia axyridis тепер наслідує їх приклад. Чорні крапки на червоному тлі виглядають так само нешкідливо, як і його рідні родичі. Але разом із ними він веде жорстку боротьбу за виживання - і покладається на біологічну зброю, як це робить німецька дослідницька група в журналі Наука повідомлено (том 340, с. 862, 2013).
Історія успіху Harmonia почалася в Каліфорнії в 1916 році. Екзотичних сканерів там називають арлекінськими сонечками, оскільки вони бувають різного кольору. Їх завезли в країну, щоб на плантаціях овочів і фруктів не було попелиць. Шестиногі гастарбайтери добре зробили свою роботу, і таким чином їх врешті-решт привезли до Європи та Південної Америки. Десятиліттями все йшло гладко - поки жуків не витягли в ліси та поля. Там вони поширювались нестримно, починаючи з 1988 року в Північній Америці, одинадцять років потому в Європі і протягом дев'яти років також у Південній Африці. У Німеччині їх вперше побачили в дикій природі в 1999 році, а з 2002 року вони заселили всю республіку.
Рідні види під тиском
Ці вороги попелиці досі користуються великою популярністю у садівників та органічних фермерів. Вони роблять себе дедалі непопулярнішими в інших місцях. Наприклад з власниками будинків. Тому що восени тисячі різнокольорових жуків товпляться в будинки, щоб перезимувати і викликати огиду або навіть алергічні реакції. Виноградарі побоюються втрати врожаю, оскільки комахи потрапляють в кашу з виноградом і надають вину неприємну нотку. І нарешті, природоохоронці бачать місцевих сонечок - їх все ще існує 78 різних видів - загрожують імпортовані жуки. Дослідження з Англії показує, що ця стурбованість виправдана. Починаючи з 2006 року, популяція двоточкових, семиточкових і шахових корівок там значно зменшилася внаслідок вторгнення арлекінів.
Андреас Вільчинскас, перший автор течії Наука-Дослідження виявляє, що поганий імідж азіатської сонечка надихає професійно. Біолог очолює Інститут фітопатології та прикладної зоології університету в Гіссені, і Harmonia axyridis йому цілком підходить: "Вид, який поширюється по всьому світу, повинен мати провідну імунну систему. Він стикається з новими патогенами на всіх континентах і атакує ми не могли пристосуватися. Ми хочемо знати, як вона там вижила ".
Простий експеримент показує високий рівень захисту арлекінських сонечок. Якщо струсити їх у скляній трубці, вони виділяють на суглоби ніг смердючі краплі крові. Якщо ці краплі потім капнути на шар бактерій кишкової палички, утворюються ділянки, що не містять мікробів. Вони в рази більші, ніж якщо провести один і той же експеримент із виділенням двоточкових або семиточкових жуків. Причиною є антибактеріальна речовина під назвою гармонін, яку колеги Вільчинскаса виявили у високих концентраціях у жуках. У лабораторії це викликає відмирання багатьох мікроорганізмів. "Це найкращий ефект проти туберкульозних бактерій та збудників малярії", - говорить Йохен Віснер, який керував серією тестів.
Жук має дворівневу систему оборони
Віснер розробляє протималярійні препарати протягом 15 років і вважає Гармонін цікавим кандидатом на нові терапевтичні засоби. Безпосереднє використання природної речовини як лікарського засобу неможливе. Оскільки в лабораторії навіть у низьких концентраціях він пригнічує ріст різних клітин ссавців та комах. "Для того щоб використовувати гармонін як лікарську речовину, спочатку потрібно було б відповідним чином хімічно модифікувати форму, виявлену у жука. Ми поки не розуміємо механізму, за допомогою якого речовина вбиває патогенні мікроорганізми", - каже вчений.
Які ще речовини використовує азіатська сонечко для захисту від ворожих мікробів? Щоб дослідити це, молекулярний біолог Хайко Фогель з Інституту хімічної екології Макса Планка в Єні ввів суміш бактерій у кров деяких комах. Потім Фогель проаналізував усі біомолекули, щойно отримані жуками. "Ми виявили понад 50 антибактеріальних пептидів у різних концентраціях. Це абсолютний рекорд у тваринному світі", - захоплюється співавтор цього дослідження. Подальші експерименти викликали ще один сюрприз: "Якщо ми вводимо бактерії в жуків, активність гармоніну зникає. Очевидно, жуки припиняють виробництво, як тільки вони виробляють ці багато захисних пептидів", - підозрює Фогель. Азіатська сонечко має двоступеневу імунну систему: з високими дозами гармоніну вона захисно захищає свого роду широкосмуговий бар’єр проти всіх можливих зловмисників. Якщо є реальна загроза, він перейде на відповідний антибіотик.
У його крові повно паразитів
Щоб показати це, біологи отримали паразитів у чистому вигляді із крові жуків. Тоді дослідники вбили половину паразитів теплом. "Згодом ми змогли показати, що лише живі суперечки ноземи смертоносні для семи пунктів. Через два тижні всі жуки, якими ми їх заразили, загинули", - каже Вільчинскас. Тим часом вчений обстежив азіатські сонечка з усього світу і знає, що кров азіатських жуків з Новосибірська виглядає точно так само, як і кров їхніх привидарів з Парижа чи Гіссена. Уся популяція Гармонії у всьому світі інфікована мікроспорідіями; вони містяться в кожному жуку, у кожній личинці, в кожному яйці. "Це дуже цікава знахідка. Порівняльна інвазія мікроспорідіями не відома мені від жодної іншої тварини", - сказав Роберт Пакстон з Університету Галле щодо результатів. Зоолог досліджує паразитів медоносних бджіл; сюди ж входять два інших типи ноземи, які можуть знищити цілі народи.
Але якщо всі арлекіни мають мікроспоридії, чому вони самі не гинуть від них? "Очевидно, їм якось вдається тримати патогени під контролем", - говорить дослідник Макса Планка Фогель. "Я думаю, Гармонін". Якщо припущення Фогеля виявиться правильним, це може пояснити, чому жук завжди виробляє велику кількість цієї речовини. "Ці зусилля були б виправдані, якщо він зможе використати їх, щоб утримати своїх паразитів", - говорить дослідник. "І якщо він знижує рівень гармоніну після бактеріальної атаки, то, можливо, антимікробні пептиди можуть зробити це". Але це все-таки гіпотези. Щоб перевірити їх, Фогель та Вільчінскас хочуть розводити жуків-гармоній, вільних від мікроспорідій. Таким чином, біологи також сподіваються пояснити, як розмножуються паразити у своєму хазяїні, щоб перейти від одного покоління комах до наступного. Жук-арлекін постійно викликає нові запитання. Але принаймні зараз є відповідь на те, як зловмисник усуває конкуренцію: шляхом біологічної війни.