Доказательства против химических пестицидов возрастают. Приблизительно 7 миллионов человек подвержены риску воздействия пестицидов во всем мире, в то время как миллион людей в год страдают или умирают от болезней, связанных с пестицидами. И это ничего не говорит о том ущербе, который, как считается, они наносят другой дикой природе. Тем не менее, когда человечеству необходимо производить около двух миллиардов тонн сельскохозяйственных культур в год, чтобы прокормить себя, а население все еще увеличивается, трудно понять, как мы можем выращивать необходимую пищу без пестицидов.

Муравей заражен и уничтожен энтомопатогенным грибом. Фото: Протасов А.Н. / Shutterstock

Но есть и другой способ убивать насекомых, которые уничтожают посевы, не причиняя вреда ни людям, ни другим животным мирам. Это включает использование более естественных средств в форме микроорганизмов. Этот вид биологического контроля обычно не считается таким же успешным, как химические подходы. Тем не менее, наши недавние исследования показывают, что объединение грибов, уничтожающих насекомых, с «дружественными» вирусами может помочь в разработке инсектицидов следующего поколения, которые являются экологически чистыми и высокоэффективными.

Грибковые инсектициды содержат уничтожающие насекомые грибы. Когда они вступают в контакт с насекомым, они используют давление и энзимы, чтобы проникнуть в его тело. Затем гриб использует питательные вещества насекомого, чтобы расти изнутри, в конечном итоге подавляя и убивая его хозяина. Проблема современных инсектицидов на основе миркоорганизмов заключается в том, что они не всегда столь же эффективны и надежны, как их химические аналоги, в зависимости от таких условий, как температура, влажность и ультрафиолетовое излучение.

В результате они гораздо менее популярны среди фермеров, которые, как правило, используют их в основном в контролируемых теплицах. В 2015 году в Великобритании использовалось только 40 кг грибковых инсектицидов по сравнению с более чем 600 тоннами химикатов.

Недавно мы обнаружили, что заражение одним из самых популярных грибков, убивающих насекомых, Beauveria bassiana , приводит к тому, что вирус размножается быстрее и с большей вероятностью вызывает болезни у насекомых. Это говорит о том, что вирусы, далеко не всегда наносящие вред организмам, которые они заражают, могут быть использованы для улучшения грибковых инсектицидов.

Боверия Бассиана убивает паука.

Боверия Бассиана убивает паука. Фото: Мишель Уоллес, CC BY-SA

Но прежде чем мы сможем начать использовать зараженные вирусом грибы на сельскохозяйственных культурах, нам необходимо понять, как эти вирусы распространяются из одного организма в другой и регулярно ли они мутируют, чтобы обеспечить безопасность потенциальных применений. Например, мы не хотели бы, чтобы вирусы распространялись на другие грибы и нарушали баланс экосистемы или мутировали в вирусы, которые не приносят пользы или вредны.

Недавно мы провели обширное исследование местной популяции вирусов, заражающих испанские варианты B. bassiana . Варианты были собраны из почвы, растений или насекомых, чтобы помочь нам понять, как вирусы ведут себя в дикой природе. Наше исследование выявило сложную популяцию вирусов из трех разных видов, которые могут заражать грибы по отдельности или вместе. Отдельные вирусы одного и того же вида были очень похожи, но не идентичны. Это говорит о том, что они образуют квази-виды, очень похожие на важные вирусы, которые вызывают заболевания людей, такие как грипп и ВИЧ.

Это наблюдение помогает нам понять, приемлемы или нет мутации в вирусном геноме. Мы обнаружили, что виды вируса, ответственные за увеличение роста грибков и способность вызывать заболевание, с меньшей вероятностью переносят мутацию, чем два других вида. Это обнадеживает, потому что делает вирус более надежным и безопасным для улучшения грибкового инсектицида.

Полевые испытания

Нашим следующим шагом будет добавление вируса к грибковому инсектициду. Затем мы можем проверить, улучшен ли грибной инсектицид. Возможно, нам придется внести изменения в вирус или грибковой инсектицид, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность. Мы также должны подтвердить, что грибковые инсектициды с вирусом не убивают полезных насекомых, таких как пчелы.

Возможно, не удастся полностью заменить химические инсектициды грибковыми, потому что рост грибов в значительной степени зависит от условий окружающей среды. В полевых условиях грибковые инсектициды можно сочетать с химическими инсектицидами (комплексная борьба с вредителями). Известно, что подобные подходы сокращают использование химических веществ в среднем на 75% и увеличивают урожайность в среднем на 40%. Это делает грибковые инсектициды перспективным способом сокращения использования химических веществ, и дальнейшие исследования помогут расширить их использование в будущем.

По материалам phys.org