Средиземноморские бактерии могут стать новыми биопестицидами против комаров

Фото из открытых источников

По данным Всемирной организации здравоохранения, от болезней, переносимых комарами, ежегодно умирает более 700 000 человек, а комаров, которые распространяют эту болезнь, трудно контролировать. Большинство видов выработали устойчивость ко всем основным классам синтетических инсектицидов, многие из которых представляют как экологический, так и медицинский риск.

Биопестициды, полученные из живых организмов, могут смягчить устойчивость к химическим инсектицидам и предложить экологически безопасный путь вперед. В новой статье, опубликованной в Applied and Environmental Microbiology исследователи сообщают, что бактериальные изоляты, собранные на средиземноморском острове Крит, действуют как инсектициды против комаров Culex pipiens molestus , которые могут передавать человеческие патогены, такие как вирус Западного Нила и вирус лихорадки долины Рифт. В лабораторных испытаниях экстракты, содержащие метаболиты, вырабатываемые 3 из изолятов, убивали 100% личинок комаров в течение 24 часов после воздействия. 

Исследователи отметили, что эти метаболиты могут направлять разработку биопестицидов с минимальными экологическими побочными эффектами.

«Они быстрее разлагаются в окружающей среде и, следовательно, не накапливаются, и зачастую не убивают столь широкий спектр различных видов насекомых, как химические инсектициды», - объясняет Джордж Димопулос из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе и в Института молекулярной биологии и биотехнологии (IMBB) на Крите. Он был одним из руководителей нового исследования, проведенного на Крите совместно с молекулярным биологом Джоном Вонтасом из IMBB.

Исследования Димопулоса сосредоточены на комарах, которые переносят человеческие патогены, и за последние 15 лет его группа обнаружила микробы, которые производят метаболиты, которые мешают патогенам, вызывающим малярию и лихорадку денге, и некоторые бактерии, которые могут убивать комаров. Совсем недавно они исследовали бактерии, убивающие комаров, в Средиземноморском регионе в рамках проекта MicroBioPest, финансируемого Европейским союзом.

Для новой работы они собрали 186 образцов из 65 мест по всему Криту. Образцы включали верхний слой почвы, почву вокруг корней растений, ткани растений, образцы воды и мертвых насекомых. Затем они подвергли личинки C. pipiens molestus воздействию водных растворов, содержащих некоторые из наиболее перспективных изолятов, обнаруженных в образцах. Более 100 изолятов убили всех личинок комаров в течение 7 дней, а 37 из них убили личинки в течение 3 дней. Эти 37 изолятов представляли 20 родов, многие из которых ранее не были идентифицированы как потенциальные биопестициды, сказал Димопулос. 

Дальнейшие анализы показали, что быстродействующие бактерии убивали личинки не через инфекцию, а через выработку соединений, таких как белки и метаболиты. Это многообещающе, отметил Димопулос, поскольку это предполагает, что инсектицид на основе этих бактерий не будет зависеть от того, останутся ли микробы живыми. Результаты имеют значение не только для борьбы с комарами, но и как безопасные биопестициды для использования для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. 

Исследователи теперь начали более подробно изучать химическую природу этих инсектицидных молекул и определять, являются ли они белками или метаболитами. Они также картируют спектр пестицидной активности, демонстрируемой бактериями, включая скрининг изолятов против других штаммов комаров-возбудителей патогенов и сельскохозяйственных вредителей. 

Биопестициды часто быстро разлагаются и требуют многократного применения, сказал Димопулос, и поиск правильного способа формулирования и доставки соединений станет проблемой в будущем. Новое исследование представляет собой фазу открытия. 

«Сейчас мы вступаем в фазу фундаментальной науки, чтобы понять химическую структуру и способы действия молекул, а затем мы перейдем на более прикладной путь, действительно нацеленный на разработку прототипа продукта», - сказал он. «Существует значительный толчок к разработке экологически чистых инсектицидов».