Кишечные микробы ос помогают им и их потомству выживать при воздействии пестицидов
Исследование, опубликованное 4 февраля в журнале Cell Host & Microbe, показало, что воздействие широко используемого гербицида атразина приводит к наследуемым изменениям в кишечном микробиоме ос. Более того, изменённый микробиом обеспечивает устойчивость к атразину, которая передаётся последующим поколениям, не подвергавшимся воздействию пестицида.
Эксперимент с осами-наездниками
Учёные под руководством Роберта Брукера из Гарвардского университета исследовали влияние острого или постоянного субтоксического воздействия атразина на модель — осу Nasonia vitripennis — в течение 36 поколений.
- Доза: 300 частей на миллиард (ppb) — концентрация, с которой сталкиваются опылители на недавно обработанных полях.
- Эффект на организм: Анализ транскриптома и протеома показал, что атразин может влиять на иммунитет, функцию митохондрий и поведение ос.
Наследуемые изменения микробиома
- Воздействие атразина уже в первом поколении изменило структуру бактериального сообщества, увеличив разнообразие микробиома и общую бактериальную нагрузку.
- Даже более низкая концентрация (30 ppb) вызвала сдвиг микробиома, который сохранялся в последующих поколениях.
- Когда потомство подвергшейся воздействию популяции перевели на диету без атразина на шесть поколений, их микробиом остался наиболее похожим на родительский. Это указывает на наследование изменений микробиома даже после прекращения воздействия.
Приобретённая и перекрёстная устойчивость
- Воздействие 30 ppb атразина в течение 36 поколений снизило вызванную атразином смертность в десять раз.
- У ос также развилась повышенная толерантность к другому гербициду — глифосату, хотя они никогда с ним не сталкивались.
- Устойчивость к атразину сохранялась и наследовалась даже у поколений, не подвергавшихся воздействию после 25-го поколения.
Роль микробиома в устойчивости
Эксперименты подтвердили ключевую роль изменённого микробиома:
- Содержание ос в стерильных условиях устраняло устойчивость к атразину.
- Трансплантация микробиома от устойчивых ос к неустойчивым — передавала им резистентность.
- Воздействие атразина увеличивало количество редких кишечных бактерий Serratia marcescens и Pseudomonas protegens, способных разлагать атразин.
- Кормление этими бактериями ос, не подвергавшихся воздействию, делало их устойчивыми к пестициду.
Выводы и последствия
- Изменение микробного сообщества может быть быстрым путём экологической адаптации хозяина к токсичным воздействиям через детоксикацию.
- Хотя Nasonia не являются естественными опылителями сельхозкультур, результаты имеют широкие implications. Дикие популяции пчёл подвергались воздействию атразина с 1950-х годов, и гены, метаболизирующие атразин, уже обнаружены в их микробиомах.
- Подобные эффекты могут влиять на поведение, метаболический стресс и иммунную компетентность опылителей.
Будущие исследования
Учёные планируют: