Sekret sukcesu stonki ziemniaczanej

Amerykańscy genetycy po raz pierwszy rozszyfrowali DNA stonki ziemniaczanej i zidentyfikowali w nim kilka genów odpowiedzialnych za niezwykle szybką adaptację tych owadów do nowego klimatu i środowiska, głosi artykuł opublikowany w czasopiśmie „Scientific Reports”.

„Co ciekawe, nie mogliśmy znaleźć znaczących różnic w strukturze genów odpowiedzialnych za odporność na środki owadobójcze pomiędzy stonką ziemniaczaną i innymi owadami. Wydaje się, że ta umiejętność nie jest wynikiem pojawienia się nowych genów lub restrukturyzacji genomu. Wszystko to czyni tę zagadkę jeszcze bardziej interesującą", mówi Sean Schoville z Uniwersytetu Wisconsin w Madison, USA.

Stonka (Leptinotarsa decemlineata) to jeden z pierwszych gatunków inwazyjnych owadów, rozproszonych po całym świecie, który urósł do rangi jednego z głównych rodzajów szkodników rolnych dzięki „pomocy” człowieka. Żyjące w całych Stanach Zjednoczonych i Kanadzie pod koniec XIX wieku, te chrząszcze „migrowały” wraz z prowiantem armii Stanów Zjednoczonych do Francji pod koniec pierwszej wojny światowej i do Niemiec po II wojnie światowej.

Pierwsze próby zniszczenia tych chrząszczy za pomocą zastosowania pestycydów zakończyły się niepowodzeniem — amerykańscy „najeźdźcy”, jak ich nazywali rolnicy w NRD, szybko dostosowali się do trucizny i uodpornili się na nią. Ponadto, stonka ziemniaczana nie ma naturalnych wrogów poza Stanami Zjednoczonymi, co czyni ją jednym z najtrwalszych i najbardziej niebezpiecznych szkodników upraw na świecie.

Schovillei jego współpracownicy dokonali pierwszego kroku na drodze do odkrycia tajemnic sukcesu tych chrząszczy, dzięki rozszyfrowaniu ich DNA i porównaniu ich genomu z genomami innych owadzich szkodników i nieszkodliwych owadów.

Jak mówi genetyk, jego zespół interesowały dwie rzeczy — jak stonka ziemniaczana była w stanie przystosować się do życia w surowym klimacie Rosji i innych krajach Europy Północnej w bardzo krótkim czasie i jaki był jej sekret przeżycia bez względu na nowe rodzaje środków owadobójczych.

Naukowcy otrzymali odpowiedź na pierwsze pytanie — stwierdzono, że DNA stonki ziemniaczanej zawiera kilkadziesiąt genów odpowiedzialnych za wytwarzanie bardzo szerokiej gamy enzymów zdolnych do trawienia bardzo różnych białek i cukrów. To pozwala stonce ziemniaczanej być „wszystkożernym” owadem, pomimo swojej wąskiej specjalizacji w ziemniakach i innych roślinach z rodziny psiankowatych.

Z drugiej strony, Schoville i jego współpracownicy byli w stanie znaleźć geny odpowiedzialne za odporność chrząszczy: te obszary DNA, które są odpowiedzialne za odporność na środki owadobójcze, mają taką samą konstrukcję i wymiary jak u reszty owadów. Naukowcy mają nadzieję, że dalsze studiowanie genomu pomoże im dokładnie zrozumieć, jak działa "superumiejętność" tych chrząszczy.

Niemniej jednak, genetykom udało się znaleźć „piętę achillesową” stonki ziemniaczanej: okazało się, że ich komórki szeroko stosują krótkie molekuły RNA do blokowania działania określonych genów, co można wykorzystać do tworzenia bardziej wydajnych wersji środków owadobójczych, do których szkodniki dostosują się nie tak szybko, jak do DDT i innych substancji. 

Jak powiedział Schoville, jego zespół jest obecnie zajęty procesem rozszyfrowania DNA jeszcze setki stonek ziemniaczanych i kilku ich krewnych, których genomy, jak mają nadzieję naukowcy, pomogą im odkryć tajemnice tych szkodników i ostatecznie rozwiązać 150-letni problem.