Микробы в термитных гранулах помогают определить сроки заражения дома
Гранулы термитов (экскременты) могут оставаться в помещении долгое время после исчезновения самих насекомых. Анализируя микробный состав этих гранул, исследователи научились отличать старые экскременты от свежих и определять, активно ли колония разрушает дом.
Предыдущие попытки определить возраст гранул были сосредоточены на анализе углеводородных соединений или других химических веществ в них. Эти методы требовали дорогого, специализированного лабораторного оборудования и сложных процессов экстракции.
В некоторых случаях исследователи пытались анализировать изменение цвета гранул со временем, но обнаружили слишком большую вариативность в зависимости от диеты термитов, чтобы сделать этот подход надежным.
Новый подход: анализ микробов
В новом исследовании Калифорнийского университета в Риверсайде (UC Riverside) впервые описан простой и масштабируемый метод: изучение микробов для определения возраста экскрементов.
Исследование, опубликованное в Journal of Economic Entomology, может привести к созданию простого теста для быстрой оценки заражения на месте.
Микробиом термитов и старение гранул
В телах термитов существуют процветающие сообщества микроорганизмов. Бактерии, протисты и даже микробы, живущие внутри протистов, — все они способствуют пищеварению, образуя целые микроскопические сообщества, которые помогают насекомым переваривать древесину.
«Эти микробы естественным образом выделяются вместе с экскрементами, но многие из них анаэробные, то есть хорошо себя чувствуют только в условиях с недостатком кислорода», — пояснил Донг-Хван Чо, профессор энтомологии UC Riverside и старший автор исследования.
«Как только они выходят из насекомого в открытый воздух, они быстро погибают, и их ДНК начинает деградировать», — сказал Чо. «Эта микробная ДНК посылает затухающий, но безошибочный сигнал, который мы можем использовать для отслеживания времени».
Методы и результаты исследования
Ник Паулос, исследователь-энтомолог UC Riverside и первый автор исследования, собрал термитов вида drywood termites и кормил их двумя типами древесины: натуральной лиственной и пихтой Дугласа. Последняя была включена специально, так как это наиболее распространенная древесина, используемая для каркасов домов, что делает исследование особенно актуальным для реальных случаев заражения.
Термиты производили гранулы, которые затем отбирались в свежем виде, а также после старения в течение трех месяцев, шести месяцев и одного года.
Используя метод количественной ПЦР (qPCR), Паулос измерил снижение количества ДНК бактерий E. coli в гранулах в течение года.
«Количество падает почти в 190 раз к 12-месячной отметке для гранул из натуральной лиственной древесины и в 184 раза — для гранул из пихты Дугласа», — сообщил Паулос.
Это значительное падение количества микробной ДНК с момента отбора свежих гранул до шестимесячного возраста наблюдалось как в образцах из лиственной древесины, так и в образцах от колоний, питавшихся пихтой Дугласа. Исследователи также изучили, меняется ли со временем тип обнаруживаемых в гранулах микробов.
«Не только количество бактериальной ДНК резко упало, но и состав изменился со временем», — сказал Чо. «Анаэробные бактерии становятся менее обильными и исчезают, в то время как бактерии, предпочитающие аэробные условия, начинают процветать».
Потенциал для практического применения
В конечном итоге исследовательская группа хотела бы сотрудничать с другими учеными и инженерами для создания сенсоров, обнаруживающих бактерии в гранулах.
«Мы хотели бы создать иммунохроматографический анализ, подобный тесту на COVID-19. У вас была бы полоска и жидкость, которые давали бы указание на то, заражен ли ваш дом», — сказал Паулос.
Обладая информацией от такого устройства, специалисты по борьбе с вредителями могли бы в конечном итоге использовать меньше химикатов.
«Возможно, если гранулы окажутся старыми, мы сможем избежать ненужных фумигаций и проводить активное лечение только тогда, когда это действительно необходимо», — заключил Паулос.