Борьба с вредными насекомыми через понимание их обоняния
В лаборатории НТНУ в Драгволе (Тронхейм) исследователи хранят в шкафах необычные вещи: ряды банок с мотыльками. Речь идет о хлопковой совке (Helicoverpa armigera), насекомом из рода, наносящего огромный ущерб сельскохозяйственным культурам. Его два подвида практически разделили между собой весь мир, не затронув пока лишь Северную Америку и Антарктиду.
Профессор кафедры психологии НТНУ Бенте Берг десятилетиями изучает нервную систему насекомых. Она подчеркивает их пользу: взрослые особи хлопковой совки являются опылителями, хотя их личинки уничтожают посевы сои, томатов, риса, кукурузы и табака.
Альтернатива ядам
Цель исследования, поддержанного Исследовательским советом Норвегии (NFR), — понять, как мозг насекомого кодирует обонятельную информацию. Это знание может позволить использовать собственные сигналы насекомых для управления их поведением и защиты урожая, что в перспективе способно сократить масштабное применение пестицидов (включая ДДТ, который всё еще используют во многих странах). Работа ведется в сотрудничестве с научными группами из Пекина и Чжэнчжоу в Китае, где совка вредит рисовым культурам.
Древнее чувство и особый орган для CO2
Обоняние — древнейшее чувство. Оно уникально: обонятельные стимулы — это летучие молекулы, часто производимые живыми организмами, и они обрабатываются в эволюционно старых областях мозга.
Кроме того, у многих насекомых есть дополнительный орган, отсутствующий у человека, — лабиальный ямковый орган (labial pit organ, LPO). Он обнаруживает колебания уровня CO2 в окружающей среде. Если комары используют его для поиска жертв, то бабочки и мотыльки — для нахождения свежераскрывшихся цветов с нектаром. Ученые исследуют, может ли этот орган также помогать самкам совок находить подходящие растения для откладывания яиц.
Картирование нервных путей в мозге
В недавней статье, опубликованной в высокоцитируемом журнале Frontiers in Physiology, описано, как исследователи из Драгвола картировали путь передачи нервных сигналов от LPO в мозг насекомого.
Методика, которую применил первый автор работы Прамод KC, включала:
- Удаление экзоскелета мотылька для доступа к мозгу.
- Введение красителя в LPO.
- Визуализацию пути красителя в мозге с помощью специального микроскопа.
Были идентифицированы области мозга, которые исключительно интерпретируют информацию от LPO, а также области, участвующие в обработке сигналов запахов растений и феромонов.
Значение для выживания
Это фундаментальное исследование приближает нас к поиску альтернатив токсичным инсектицидам. Вредные насекомые составляют менее 1% от предполагаемых 6–10 миллионов видов насекомых на планете, но гербициды убивают множество видов, включая важных опылителей. Понимание того, как функционирует мозг насекомых, важно для их выживания в условиях резкого сокращения численности, а следовательно, и для здоровья экосистем и нашего собственного благополучия.