Мгновенная эволюция у белокрылок: просто добавьте бактерий
Бактерии рода Rickettsia всего за шесть лет распространились в популяции табачной белокрылки (Bemisia tabaci), глобально значимого инвазивного вредителя. Заражённые насекомые откладывают больше яиц, развиваются быстрее и с большей вероятностью доживают до взрослой стадии по сравнению с незаражёнными особями.
Эти открытия были сделаны группой учёных под руководством Университета Аризоны и опубликованы 8 апреля в журнале Science.
"Это мгновенная эволюция", — сказала Молли Хантер, профессор энтомологии и главный исследователь. — "Наши лабораторные исследования показывают, что эти бактерии могут трансформировать популяцию насекомых за очень короткое время".
"Величина преимуществ в приспособленности, которые мы обнаружили, необычна", — добавила она.
Помимо наблюдаемых эволюционных преимуществ, команда Хантер обнаружила, что бактерии манипулируют соотношением полов потомства белокрылок, вызывая рождение большего числа самок, чем самцов.
По словам Хантер, бактерии передаются только по материнской линии. Поэтому им выгодно, чтобы рождалось больше самок.
"Однако мы пока не знаем, как они это делают", — отметила она.
Анна Химлер, ведущий автор статьи, заявила, что команда была больше всего удивлена скоростью распространения бактерий в популяции белокрылок.
- В 2000 году Rickettsia обнаружили только у 1% белокрылок в Аризоне.
- К 2003 году микробы распространились на половину популяции.
- Сегодня почти все белокрылки в Аризоне содержат эту бактерию.
Табачная белокрылка "B-биотипа", происходящая из Средиземноморья, считается наиболее вредоносной для сельского хозяйства. В отличие от большинства узкоспециализированных белокрылок, она питается более чем 600 видами растений-хозяев, мигрируя с одной культуры на другую в течение сезона.
"В конце 1980-х — начале 1990-х, когда этот новый биотип прибыл на Юго-Запад, популяция просто взорвалась", — объяснила Хантер. — "Они до сих пор являются худшим вредителем в хлопковой промышленности Аризоны".
Команда сейчас пытается выяснить, как Rickettsia повышает приспособленность белокрылки. По одной из версий, бактерии могут ослаблять защитные механизмы растения, чтобы насекомому было легче питаться.
Изначально исследователи предполагали, что для столь быстрого распространения бактерии должны передаваться горизонтально (от особи к особи). Однако эксперименты показали крайне низкий уровень горизонтальной передачи.
"В то же время мы увидели невероятные различия между культурами белокрылок с Rickettsia и без неё", — сказала Химлер. — "В эволюции приспособленность — это валюта... Мы обнаружили, что от растений с заражёнными белокрылками потомства было намного больше, чем от контрольных растений".
"Заражённые Rickettsia белокрылки откладывают больше яиц, больше этих яиц выживает, и происходит репродуктивная манипуляция в сторону производства большего числа самок. Сила этих эффектов необычна".
По словам Хантер, взаимодействие хозяина и бактерии — это перетягивание каната между положительным и отрицательным эффектом.
"Вообще говоря, отбирать контроль над соотношением полов у хозяина — это нехорошо для хозяина", — отметила она.
Открытие того, насколько сильно и быстро микробы могут изменить популяцию глобального вредителя, имеет значение для стратегий борьбы с вредителями.
"Было бы интересно посмотреть, можно ли, имея микроб с таким сильным эффектом в одном направлении, сделать так, чтобы он действовал в противоположном направлении, чтобы помочь контролировать вредителя", — сказала Хантер. — "Можем ли мы использовать симбионтов, чтобы уменьшить проблему, управлять популяциями вредителей более устойчивым способом?"