Как колорадские жуки побеждают пестициды

Колорадский жук — печально известный вредитель, демонстрирующий удивительную способность развивать устойчивость к пестицидам. С 1860-х годов он преодолел более 50 различных ядов, включая соединения мышьяка, ДДТ и дильдрин, обычно вырабатывая резистентность за несколько лет.

Новое исследование под руководством профессора Йоланды Чен из Университета Вермонта приблизилось к объяснению этого феномена. Оно показывает, что даже малые дозы неоникотиноидного пестицида имидаклоприда могут изменять регуляцию ДНК жука посредством процесса ДНК-метилирования — эпигенетических изменений, которые «включают» или «выключают» гены.

Ключевой вывод: эти изменения, вызванные воздействием пестицида, могут передаваться потомкам как минимум на протяжении двух поколений. «Мы обнаружили те же паттерны ДНК-метилирования в поколении внуков. Это удивительно, потому что они не подвергались воздействию инсектицида», — говорит Чен.

Исследование, опубликованное в журнале Evolutionary Applications, предполагает, что жуки, возможно, используют уже существующие гены для защиты от токсинов, быстро усиливая их активность через эпигенетические механизмы, а не полагаясь на медленный процесс случайных мутаций в ДНК.

Более 600 видов насекомых развили устойчивость к 300+ пестицидам, и растущее число исследований указывает на роль эпигенетики. Эксперимент с жуками с органических ферментов Вермонта показал, что у потомков особей, подвергшихся воздействию пестицида, снижен общий уровень метилирования ДНК, особенно в участках, связанных с генами устойчивости.

Это открытие возрождает дискуссию о наследовании приобретённых признаков и показывает, что эволюция может идти не только через отбор случайных мутаций. Воздействие пестицидов, как предполагает исследование, может «включать» транспозоны («прыгающие гены»), повышая частоту мутаций, связанных с резистентностью.

«Возможно, пора сойти с „беговой дорожки“ пестицидов, вводя всё более токсичные химикаты, и признать, что эволюция происходит, что бы мы ни делали», — заключает Йоланда Чен, предлагая искать более экологические и устойчивые подходы в сельском хозяйстве.