Устойчивость к инсектицидам возникла в результате единственной мутации

Устойчивость вредителей к инсектицидам является серьезной мировой проблемой. Ученые из института Химической экологии им. Макса Планка (Йена, Германия) раскрыли секрет устойчивости австралийской популяции хлопковой совки (Helicoverpa armigera) к инсектициду фенвалерат. У личинки насекомого появился новый фермент, разлагающий фенвалерат в ходе единственной химической реакции. Ген, кодирующий новый фермент, является химерой, и образовался в результате объединения участков хромосом, несущих два совершенно разных гена.

Хлопковая совка - это один из самых опасных вредителей в мире. Она широко распространена на Земле, и питается растениями 200 различных видов. От нее страдают сельскохозяйственные угодья в Африке, Южной Европе, Индии, Центральной Азии, Новой Зеландии и Австралии. Около 30% производимых инсектицидов (токсинов Bt и пиретроидов) используются для защиты от нее хлопчатника и других культур.    

Хлопковая совка, устойчивая к пиретроиду фенвалерат, была обнаружена в Австралии еще в 1983 г. Первым, в 1998 г., обнаружил ген, ответственный за устойчивость насекомого к этому действующему веществу Девид Хеклер из Института химической экологии им. Макса Планка. Данный ген находится в участке хромосомы, ответственном за синтез цитохрома P450. Этот ген хорошо известен медикам, так как он участвует в детоксикации ряда фармакологических препаратов, снижая их эффективность. Николя Жуен, ученый, работающий в том же институте, обнаружил P450 монооксигеназу у личинок устойчивых к инсектициду насекомых.

После детального молекулярного анализа этого участка хромосомы и кодируемого ею белка было установлена причина 42-кратного увеличения скорости разложения фенвалерата в организме устойчивых насекомых. Новый вариант гена (CYP337B3) образовался в ходе ошибки перекрестного обмена участками хромосом при мейотическом делении клетки (кроссинговере).   В результате появился участок молекулы ДНК, в который попали элементы, кодирующие два различных фермента. Ученый говорит, что это явление играет важную роль в эволюционных процессах, а появление устойчивости к инсектициду вполне можно назвать эволюцией, в которой давлением отбора служит высокая нагрузка вещества, убивающего тех насекомых, которые не могут эффективно противостоять ему. Новый ген имеет два алеля P450 -  B1 и B2, ни один из которых не может самостоятельно разрушать фенвалерат. Уникальная комбинация B1 и B2 привела к образованию химерного гена, названного B3, с новой, важной для вредителя функцией, позволяющей ему выживать при обработке полей ядовитым для других насекомых веществом.

Так как поля, где появилось устойчивые представители вида, и дальше обрабатывались фенвалератом, количество особей с новым признаком быстро возросло. Данное явление привело к тому, что в Австралии периодически объявляются периоды полного отказа от использования пиретроидов и борьбы с вредителями с помощью инсектицидов иной химической природы.  

agroxxi.ru со ссылкой на ScienceDaily