Уточнение формулы пестицидов: уничтожать вредителей, а не пчёл
Пиретроидные пестициды эффективны. Иногда слишком эффективны.
Исследователи из энтомологического департамента Университета штата Мичиган обнаружили ключ к сохранению эффективности инсектицида против вредителей без вреда для полезных насекомых, таких как пчёлы. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что молекулярные изменения могут решить эту проблему.
Механизм действия и проблема
Пиретроиды нацелены на потенциал-управляемый натриевый канал — белок в нервных и мышечных клетках, отвечающий за быструю передачу электрических сигналов. Они связываются с каналом и не дают ему закрыться. Нервная система перевозбуждается, что приводит к гибели насекомого. Однако на людей и других млекопитающих эти пестициды так не действуют.
Устойчивость пчёл к тау-флувалинату
Ке Донг, соавтор работы, сосредоточился на белке, который может обеспечить шмелям такую же устойчивость, как у людей, к пиретроидному инсектициду тау-флувалинату. Впервые показано, что уникальные структурные особенности натриевых каналов пчёл мешают связыванию тау-флувалината. Это открывает возможность создания новых химикатов, нацеленных на каналы вредителей, но щадящих пчёл.
Метод исследования
Натриевые каналы — крупные трансмембранные белки длиной более 2000 аминокислотных остатков. Учёные:
- Изучили каналы комаров, мух, тараканов, клещей, чтобы найти сайты связывания пиретроидов.
- Исследовали диких комаров, выработавших устойчивость к пиретроидам, чтобы сузить область поиска.
- В предыдущей работе выявили мутации, делающие каналы устойчивее, и с помощью компьютерного моделирования определили два различных сайта связывания пиретроидов на натриевых каналах насекомых.
Разгадка давней загадки
В текущем исследовании команда решила давнюю загадку: почему шмели и медоносные пчёлы чувствительны к большинству пиретроидов, но устойчивы к тау-флувалинату (который широко используется против сельхозвредителей и клещей Varroa — одной из главных угроз пчёлам).
Оказалось, что канал устойчив именно к тау-флувалинату. Дальнейший анализ показал, что за селективную токсичность отвечают специфические аминокислотные остатки в натриевых каналах шмелей.
Перспективы
Дальнейшие исследования каналов различных вредителей и полезных насекомых помогут изучить особенности сайтов связывания пиретроидов. Это заложит основу для создания новых селективных пестицидов, а также прояснит механизмы развития устойчивости у вредителей и реакцию полезных насекомых в полевых условиях.