Китайские исследователи раскрыли ключевой механизм нашествия саранчи
Китайские исследователи из Института зоологии Китайской академии наук и Пекинского университета раскрыли, как саранча формирует разрушительные рои. Их работа, опубликованная в журнале Nature, предлагает новые способы борьбы с саранчой без массового применения пестицидов, угрожающих экологии. Это открытие может стать прорывом в защите сельского хозяйства и окружающей среды сообщает агенство Синьхуа.
Важность открытия для всего мира
Нашествия саранчи опустошают посевы по всему миру, угрожая продовольственной безопасности. Например, с января по июль 2020 года рои пустынной саранчи уничтожили урожай в Восточной Африке и Южной Азии, поставив под угрозу пропитание 32 миллионов человек. Традиционная борьба с саранчой опирается на пестициды, которые загрязняют почву, воду, остаются на растениях и вредят биоразнообразию. Новое исследование предлагает экологичную альтернативу — управление поведением саранчи через химическое вмешательство в их коммуникацию.
«Люди могут использовать новый метод для сбора саранчи вместе и применения пестицидов в ограниченном диапазоне, избегая крупномасштабного опрыскивания и уменьшая экологическое загрязнение», — отметил Кан Ли, руководитель исследования.
Открытие также позволяет использовать естественных хищников, таких как птицы, для биологического контроля саранчи.
Как это работает?
Саранча может существовать в двух формах: одиночной (избегающей других) и стадной (формирующей рои). Переход к стадной фазе запускается феромоном 4VA — химическим сигналом, который привлекает других особей и способствует образованию роев.
4VA синтезируется из фенилаланина — аминокислоты, получаемой из растений (например, пшеницы). Процесс включает превращение фенилаланина через три промежуточных соединения: коричную кислоту, п-гидроксикоричную кислоту и 4-винилфенол (4VP). Ключевую роль играют ферменты 4VPMT1 и 4VPMT2, которые превращают 4VP в 4VA.
Ученые обнаружили, что 4-нитрофенол (4NP), встречающийся в растениях, блокирует эти ферменты, препятствуя синтезу 4VA. Лабораторные и полевые тесты показали, что саранча, поедавшая растения с 4NP, переставала выделять 4VA — и теряла способность собираться в рои.
Поведенческие эксперименты подтвердили: обработанная 4NP саранча проявляла отвращение к запахам роя и предпочитала одиночество. Также был протестирован толкапон (препарат от болезни Паркинсона), который подавлял активность фермента 4VPMT1 на 85% — предлагая более безопасную альтернативу 4NP.
В новом исследовании впервые описано, как саранча производит феромон из фенилаланина и какие ферменты участвуют в процессе. С помощью 4VA можно собирать саранчу в ловушки для точечного применения пестицидов. А ингибиторы позволяют хищникам, например птицам, поедать одиночных саранч — без опасности, которую обычно представляют защитные токсины в рое.
Будущие направления включают создание биологических ловушек и генетическую модификацию саранчи — например, чтобы заблокировать рецепторы 4VA и предотвратить роевое поведение.
