Поддержание солевого баланса помогает насекомым избежать гибели от холода: Возможности для борьбы с вредителями

Исследование под руководством постдока Йоркского университета показало, что для некоторых насекомых ключ к выживанию в холодную погоду — поддержание солевого баланса. Это открытие может помочь в будущем контроле вредителей.

"На холоде насекомые теряют способность поддерживать правильный баланс солей и воды. При охлаждении натрий и вода перемещаются из крови насекомого в его кишечник", — пояснил руководитель исследования Хит Макмиллан. "Это плохо для насекомого, так как концентрирует калий в гемолимфе (крови), где он и остаётся".

В исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, учёные из Канады, Дании и Великобритании предполагают, что разница между жизнью и смертью для насекомого на холоде — это вопрос поддержания низкого уровня калия в гемолимфе.

"Как и у нас, у насекомых всегда поддерживается низкий уровень калия вне клеток, потому что высокие уровни могут полностью нарушить нервную сигнализацию и способность мышц сокращаться. Если уровень калия на холоде станет достаточно высоким, это может даже вызвать необратимое повреждение тканей и смерть", — сказал Макмиллан.

Команда Макмиллан предположила, что способность поддерживать водно-солевой баланс на холоде может быть связана с мальпигиевыми сосудами — органами насекомых, выполняющими физиологическую роль, аналогичную почкам млекопитающих.

Исследователи изучили влияние холода на водно-солевой баланс у пяти видов плодовых мух, собранных в разных частях земного шара. "Виды мух из высоких широт, где зимы холоднее, были гораздо лучше в поддержании ионного и водного баланса при низких температурах", — сказал Макмиллан. Эта способность, по-видимому, специфически связана с мальпигиевыми сосудами. "Трубочки холодоустойчивых насекомых помогали поддерживать нормальный уровень натрия и калия в крови во время холодового воздействия, в то время как у насекомых, легко погибающих от низкой температуры, эта способность к правильной регуляции солевого баланса на холоде терялась".

"Эта работа важна, поскольку она определяет физиологические механизмы в конкретных органах, которые могут решать, выживет насекомое при низких температурах или погибнет", — сказал Йоханнес Овергаард, доцент Орхусского университета. "Это большой шаг вперёд в нашем понимании устойчивости насекомых к стрессу и может помочь нам предсказать, как разные виды насекомых отреагируют на изменение климата".

Авторы исследования надеются, что эта работа также внесёт вклад в разработку новых способов борьбы с насекомыми-вредителями. "Мальпигиевы сосуды регулируются некоторыми гормонами, которые встречаются только у насекомых, поэтому существует большой потенциал для безопасного и точного изменения способности сельскохозяйственных вредителей или насекомых-переносчиков болезней регулировать водно-солевой баланс в условиях стресса", — сказала профессор Университета Глазго Ширин Дэвис, соавтор исследования. "Сделав это, мы можем найти новые и безопасные способы контролировать, насколько хорошо эти виды переживают зиму в умеренном и полярном климате".