Многие виды бабочек в личиночной стадии (то есть в виде гусениц) — крупные вредители растений. Правда, когда численность бабочек остается в пределах нормы, они сравнительно безопасны, поскольку съедают только часть листьев. Но в годы вспышек размножения насекомые могут оставить растения-жертвы почти без листьев, что опасно для организмов, которые получают жизненно важные вещества при помощи фотосинтеза.
Грядущую вспышку размножения насекомых можно предсказать за несколько лет — об этом говорит резкое увеличение доли самок среди личинок. Самцов для их оплодотворения нужно не так много, поэтому при большом количестве половозрелых самок в популяции легко обеспечить ее стремительный рост. Однако предсказанию вспышки мешает одна сложность: у бабочек на стадии личинок нет никаких внешних половых признаков.
В теории проблему можно было бы решить при помощи анализа генов насекомых. Однако такой метод должен быть простым, безошибочным и универсальным, ведь личинок через него надо пропустить много, и притом за короткий отрезок времени. Авторы новой работы создали такой способ на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР). С ее помощью энтомологи могут учитывать количество копий гена kettin в образце ткани личинки бабочки.
Читайте также: Едят ли гусеницы полиэтилен? Исследование полугодичной давности уличили в недостатке доказательств
Этот ген содержится только в Z-хромосомах. У насекомых эти хромосомы есть и у самцов, и у самок, в то время как другой тип — W-хромосомы — только у самок. Соответственно, у самцов ген kettin в образцах тканей встречается в два раза чаще, чем у самок. Согласно другим методам сходного назначения, пол бабочки определяли по одному отличительному гену W-хромосомы. Но у этих методов есть недостаток: в W-хромосоме много мобильных элементов и повторов, то есть у разных видов насекомых она всегда отличается. А вот хромосома Z (так же, как и мужская Y-хромосома у людей) очень консервативна, поэтому ее гены универсальны для всех чешуекрылых вредителей.
Ученые проверили свой метод на работоспособность. Сначала с помощью компьютерного моделирования они проанализировали геномы 56 видов чешуекрылых (данные ученые взяли из базы Национального центра биотехнологической информации США). Затем метод протестировали на непарном шелкопряде (Lymantria dispar), вредителе ульев вощинной огневке (Galleria mellonella) и капустной моли (Plutella xylostella). Во всех трех случаях метод показал себя надежным, быстрым и несложным для реализации в лаборатории.
Сейчас ученые планируют использовать его, чтобы создать вирус, который смог бы удерживать под контролем численность непарного шелкопряда. Вирус этот должен быть скрытым, передаваться из поколения в поколение и оставаться активным только у потомства, чтобы передающая их особь сама по себе могла выглядеть здоровой и привлекательной для противоположного пола.
Однако для любого вируса с «межпоколенческой» передачей нужно четко отслеживать механизмы такой передачи. А это сложно реализовать, не зная пол личинок, которых разводят в лаборатории для экспериментов по доработке подобного вируса. А теперь мы его будем знать!
Иван Ортега