Poznajemy tajniki naturalnej fabryki pestycydów
Według danych Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO), około jedna trzecia ludności świata utrzymuje się z rolnictwa. Problemem dla rolników są jednak szkodniki, które co roku niszczą uprawy o wartości wielu miliardów euro. Pestycydy chemiczne stanowią podstawową broń stosowaną przeciwko tym szkodnikom, ale są one szkodliwe dla środowiska. Na szczęście natura dostarcza przyjaznego środowisku rozwiązania w postaci glisty, która zabija owady. Nicienie entomopatogeniczne z gatunku Heterorhabditis są dostępne w handlu i szeroko stosowane do zwalczania szkodników. Mogą jednak tracić skuteczność podczas przechowywania, zanim jeszcze zostaną użyte. Przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, naukowcy pracujący nad projektem STEPN-UP odkryli ścieżkę sygnałową o kluczowym znaczeniu dla zachowania właściwości entomopatogenicznych, która może pomóc utrzymać lub wydłużyć okres trwałości nicieni. Przechowywanie produktu Heterorhabditis jest holobiontem, organizmem, który tworzy mały ekosystem, będąc gospodarzem dla różnych symbiontów. W tym przypadku są to bakterie z rodzaju Photorhabdus. Jak wyjaśnia koordynator projektu David Clarke, „Bakterie Photorhabdus kolonizują jelito specjalnego stadium rozwoju nicieni zwanego larwą inwazyjną, a taka skolonizowana larwa to właśnie dostępny na rynku produkt EPN”. Larwa inwazyjna przenika do larw owadów i zwraca bakterie, które zabijają owady. Nicienie żywią się ich rozkładającymi się szczątkami. Larwy inwazyjne mogą zachowywać żywotność przez kilka miesięcy bez konieczności karmienia, przy czym bakterie jelitowe również muszą pozostać aktywne. Od tej aktywności zależy „okres trwałości” produktu EPN. Jednak bardzo niewiele wiadomo o tym, w jaki sposób symbionty bakteryjne utrzymują się przy życiu i zachowują dobrą formę. Utrzymywanie zabójczych bakterii przy życiu Wychodząc od hipotezy, zgodnie z którą EPN żywi bakterie, naukowcy zaczęli szukać danych RNA wskazujących na aktywną wymianę żywieniową pomiędzy tymi dwoma organizmami. Badali profile transkrypcyjne larw inwazyjnych skolonizowanych bakteriami i porównywali je z larwami bez bakterii. Co zaskakujące, nie zaobserwowano żadnych dowodów na wymianę. Zespół Clarke’a, w którego skład weszła dr Dana Blackburn, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”, zajął się następnie bakteriami. Jak mówi Clarke, „Wykorzystując ukierunkowane podejście genetyczne, zidentyfikowaliśmy ścieżkę sygnałową u bakterii Photorhabdus, która jest im niezbędna do przetrwania w nicieniach”. Okazuje się, że tak zwana ścieżka Cpx, dobrze opisana w przypadku innej bakterii jelitowej, Escherichia coli (E. coli), musi być aktywna, aby bakterie Photorhabdus mogły pozostać przy życiu w organizmie gospodarza. Odkrycie dokonane w projekcie STEPN-UP ma istotne implikacje dla wydłużenia okresu trwałości naturalnego pestycydu, jakim jest Heterorhabditis. Przyszłe badania mogą również pomóc w poprawie bezpieczeństwa żywnościowego niezbędnego do wyżywienia rosnącej populacji. Wreszcie, biorąc pod uwagę fakt, że wykazano, iż ludzka mikroflora jelitowa wytwarza szereg małych cząsteczek, które wpływają na rozwój odporności człowieka, wyniki omawianych badań mogą mieć wpływ na nasze rozumienie ludzkiego zdrowia i chorób.
Słowa kluczowe
STEPN-UP, bakterie, owady, jelita, larwy inwazyjne, pestycydy, rolnictwo, EPN, nicień, Photorhabdus, okres trwałości, Heterorhabditis, szlak ścieżka sygnałowa, szkodniki, entomopatogeniczne, symbionty, glisty