Когда вредитель становится помощником
Перенос гена гусеницы в геном ячменя придал последнему новую форму резистентности
Экологи из института им. Макса Планка, г. Йена (ФРГ), исследовали пищевые привычки гусениц бабочки «совка ни». Ученые из Гиссена (ФРГ) использовали полученные экологами новые знания, чтобы вывести сорта ячменя, обладающие повышенной резистентностью к заболеваниям. Журналист из Тюбингена (ФРГ) Рихард Шнайдер обобщает результаты исследований.
Бабочка Trichoplusia ni, которая развивается из питающейся гусеницы, наносит не такой уж большой ущерб. Лёт бабочек происходит лишь короткое время вечером либо в сумерках, и вскорости они погибают. Не обладая развитой иммунной системой, гусеница Trichoplusia ni может поедать бактерии, грибы, патогенные и непатогенные вещества, находящиеся на поверхности листьев растений. При этом в тканях ее тела образуются протеины и белки, обладающие антимикробным действием и помогающие эффективно обезвреживать «непрошенных гостей».
Фото: Х. Фогель
В Университете г. Гиссен (ФРГ) успешно применили новые знания, полученные специалистами по химической экологии в Институте им. Макса Планка, г. Йена (ФРГ). С помощью аутогенных белков и пептидов, вырабатываемых вредителями сельскохозяйственных растений, им удалось повысить сопротивляемость ячменя мучнистой росе!
Когда гусеницы бабочки «совка ни» (Trichoplusia ni) длиной 4–5 см поглощают листья томатов, капусты или салата, поедая при этом вредителей, грибы и бактерии, находящиеся на поверхности листьев, то пожалеть можно не только агрария. При определенных обстоятельствах гусеница Trichoplusia ni может и сама погибнуть, если случайно в процессе питания в ее организм попадут токсичные грибы. В любом случае она должна суметь обезвредить и переварить те опасные микроорганизмы, которые попали в ее пищеварительную систему. Почему же насекомое, поедающее все подряд, не заболевает и тем более не погибает? Это весьма интересно, так как у гусениц отсутствует хорошо развитая иммунная система, существующая, например, у человека, когда в ответ на проникновение ряда возбудителей наша кровеносная система вырабатывает специфические антитела. Этот вопрос заинтересовал ученых.
Готовность иммунной системы
Как доказали специалисты из Института им. Макса Планка (руководитель д-р Хайко Фогель), гусеница Trichoplusia ni активизирует аутогенную защиту организма от многочисленных грибов, попадающих в организм с пищей. При изучении пищевых привычек этих гусениц выяснилось, что они могут давать иммунный ответ на нездоровое питание. Сильные патогены, которые они переварить не в состоянии, вызывают их гибель. В ответ на проникновение микроорганизмов, не угрожающих их жизни, в тканевых жидкостях начинают происходить различные реакции. Гусеницы этого вида при помощи аутогенных белков и энзимов могут дать отпор возбудителю заболевания, проникнувшему в организм, построить вокруг него капсулу и обезвредить. Однако, как выяснилось в опытах, такой вид пищеварения и защиты от вредителей наносит большой ущерб самой гусенице. Ученые из Йены кормили одну группу гусениц стерильным диетическим питанием, а в корм другой группы попадали неопасные виды бактерий, такие как E. Coli и Micrococcus luteus. В ходе эксперимента выяснилось, что те личинки совок, которые получали обеззараженный корм, были крупнее, имели более короткий период окукливания, для их иммунного ответа было характерно намного меньшее количество антибактериальных протеинов и белков, чем у личинок, которые получали нездоровое питание. Руководитель исследований Х. Фогель сделал обобщение: вот так незаметно, все личинки в процессе питания реагируют на присутствие в пище бактериальных возбудителей, которые приводят иммунную систему гусениц в боевую готовность. На их дальнейшее развитие отрицательно влияет постоянная необходимость тратить силы на защиту от патогенов и держать иммунную систему в постоянной боевой готовности.
Перенос гена гусеницы в геном ячменя
Д-р Фогель предположил, что новые знания, полученные во время исследования гусениц, могут способствовать разработке антибиотиков для применения в медицине. Этим предположением воспользовались ученые из Университета г. Гиссен. Им удалось идентифицировать и выделить гены гусеницы Trichoplusia ni, которые отвечают за производство пептидов и белков, обладающих активным антимикробным действием. Как сообщил сотрудник Университета г. Гиссена Карл-Хайнц Когель, в лабораторном эксперименте было обнаружено, что действие этих пептидов и белков было столь же сильным, как и действие антибиотиков.
Следующим шагом стал перенос генов, ответственных за выработку указанных пептидов и белков, в геном ячменя. С помощью данного отрезка генома можно получить новый сорт ячменя, устойчивый к таким заболеваниям, как мучнистая роса. Ученым из Гиссена впервые удалось получить в лабораторных условиях такой устойчивый ячмень. Вскоре он будет посеян на опытных делянках университета. По мнению д-ра Фогеля, иммунное оружие гусениц может быть использовано в иммунологических исследованиях, касающихся человека, а также для борьбы с вредителями других растений.
НСХ
