2022. november 30. szerda András, Andor

Új szuperfegyver segítheti a gazdákat a kártevők elleni harcban: ez lehet a jövő?

Tóth Enikő
Egy újonnan azonosított "parazitoid gyilkos faktor" nevű géncsalád található a rovarfertőző vírusokban és a vírusok gazdáiban, de a kutatók még nem tudják megmondani, honnan is származhatnak. Úgy látják azonban, hogy ez a felfedezés a jövőben segíthet majd a gazdáknak a széles spektrumú peszticid-stratégiák alkalmazásának elkerülésében.

Lehetne akár egy jelenet, egyenesen a legrosszabb rémálmunkból: tucatnyi apró, tejszerű lárva kínozza a még élő hernyógazdájukat, hátrahagyva azon sebhelyeket és tátongó lyukakat, ott ahonnan előbukkantak - írja a The Scientist. Ezek az apró lények a parazitoidoknak nevezett darazsak fajtájához tartoznak, amelynek lárvái a szüleik által kiválasztott gazdák húsán vacsoráznak. A Science folyóiratban július 29-én megjelent kutatás azonban azt sugallja, hogy nem minden parazitoid darazsakkal fertőzött hernyó éli át ugyanazt a szörnyű véget. A tanulmány egy új fehérjecsaládot azonosított - a parazitoid ölőfaktorokat (PKF) -, amelyek elpusztítják a parazitoid lárvákat. PKF géneket találtak több nagy kétszálú DNS-vírusban is, amelyek Lepidoptera rovarokat (molylepkék és lepkék) fertőznek meg, de magukban több Lepidoptera faj genomjában is megtalálhatók, ami arra utal, hogy a gének felcserélődhedtek a vírusok és a fertőzött gazdák közötti evolúció során.

A gazdaszervezet és a kórokozó közötti kölcsönhatások tanulmányozása gyakran az evolúciós fegyverkezési verseny bizonyítékait tárja fel, mivel az organizmusok csiszolják a virulencia és védekezési stratégiájukat. Jean-Michel Drezen, a franciaországi Tours-i Egyetem virológusa szerint a vírusok általában csak olyan géneket kódolnak, amelyek feltétlenül szükségesek a vírusreplikációhoz, és amelyek részt vesznek a gazdaszervezethez való alkalmazkodásban. Ebben az esetben azonban a vírus PKF gének alkalmazkodtak a vírus potenciális parazitoid versenytársaihoz. 

Ez egészen új a virológiában

 - hangsúlyozta Drezen.

Madoka Nakai rovarvirológus, a Tokiói Mezőgazdasági és Technológiai Egyetem munkatársa és csapata először azonosította a PKF-eket az entomopoxvírussal fertőzött északi seregféreg (Mythimna Separata) hernyóiban - ami szintén egy lepkefaj. A kutatók úgy látták, hogy amikor a hernyók megfertőződtek a vírussal, megvédték őket bizonyos parazitoid fajoktól. Nem ez volt az első alkalom, hogy a kutatók ilyen összefüggést észleltek, hiszen az 1970-es években a Kaliforniai Egyetem Davis államban Harry Kaya entomológus észrevette, hogy a vírussal fertőzött hernyók védettek a parazitoidoktól. Ennek a mechanizmusnak a megtalálása érdekében Nakai csoportja a Valenciai Egyetem Salvador Herrero és Martin Erlandson, a Saskatchewani Egyetem kutatóival együttműködve a vírussal fertőzött hernyók plazmájának tette ki a parazitoidokat, amelyekből megfosztottak minden vírusrészecskét. A darázslárvák elpusztultak. Az egészséges és a vírussal fertőzött Mythimna Separata lárvákban jelenlévő plazmafehérjék összehasonlításával a kutatók fehérjét - PKF-et - azonosítottak, amely csak a fertőzött rovarokban volt jelen. Az Edman szekvenálás segítségével - amely azonosítja a peptid aminosavainak szekvenciáját - visszafelé dolgoztak, hogy a fehérje aminosavszekvenciáját a vírusgenomok szekvenciáihoz igazítsák. Az entomopoxvírusban található PKF mellett a rovarokat is megfertőző aszkovírusok és bakulovírusok genomjában is találtak homológokat. Egyes vírusok genomjában akár öt PKF is volt.

Miközben Herrero spanyolországi laborjában járt, Nakai bemutatta csoportja felfedezését a vírusos PKF-ekre vonatkozóan. Miközben kávé mellett beszélt vele az adatokról, Herrero kérte hogy gyorsan vizsgálnják át a lepke genomi adatbázisát, így megtudhatják, van-e valami hasonló a lepke genomjában közvetlenül kódolt PKF génekhez. Bizony, a lepkékben is azonosítottak PKF géneket, és a filogenetikai elemzés arra utalt, hogy a PKF-ek horizontális génátvitele a DNS-vírusok és a rovarok között többször is megtörtént a Lepidoptera evolúciós története során. Nakai azt mondja, még nem tudják, hogy a gének eredetileg vírusról gazdaszervezetre kerültek-e át, vagy fordítva, de a géntranszfer végeredménye egyértelmű.

A közös ellenség a parazitoid

 - mondta.

Korábban a vírussal fertőzött lárvák nem voltak megfelelő gazdák a parazitoidok fejlődéséhez az erőforrások versenye miatt. Nem számítottunk arra, hogy létezik egy speciális mechanizmus a parazitoid darazsak elpusztítására a vírusok által.  

 - hangsúlyozta Drezen. 

Bár azt gondoljuk hogy a rovarok szervezete és felépítése egyszerű, ez bizonyítja hogy mégsem olyan egyszerű mint gondolnánk. Még mindig nem tudjuk pontosan, hogyan működik - úgy gondolom, hogy egy teljesen új géncsalád megtalálása, amely részt vesz a parazitaellenes válaszokban, és ez azt mutatja, hogy valóban többet kell tanulmányoznunk

 - mondja Keehnen. A kutatók azt találták, hogy a PKF-ek apoptózist indukálnak az érzékeny parazitoidokban.

Herrero szerint a "természetes ellenségek", például a parazitoidok erejének hasznosítása a mezőgazdasági kártevők elleni küzdelemben bevett gyakorlat mind a hagyományos, mind a biogazdálkodásban. A PKF-ek megismerése magyarázatot adhat arra, hogy egyes kártevők miért tudnak ellenállni a parazitoidok pusztításának, és ez segíthet a jövőben a természetes ellenségekkel való védekezési megoldások tervezésében. A tanulmány azt mutatja, hogy "a vírust túlélő rovaroknak lehetőségük volt megszerezni azt a gént, amely védelmet nyújt a parazitoidokkal szemben" - mondja Herrero - ezzel bizonyítva, hogy ebben az esetben legalábbis "ami nem öl meg, az megerősít".

Michael Strand, a Georgiai Egyetem entomológusa szerint, a PKF-ek csak a parazitoidok bizonyos alcsaládjait célozzák meg, ami arra utal, hogy a gének rendkívül specifikusak abban hogy mit tudnak megcélozni. Azt mondja, a jövőben az emberek képesek lehetnek manipulálni a PKF-eket, hogy bizonyos kártevők "gyilkosaivá" tegyék őket. Ezt a fajta specifikusságot ki lehetne használni, ezzel pedig a széles spektrumú peszticid-stratégiák alkalmazása elkerülhető lenne.

Címlapkép: Getty Images
NEKED AJÁNLJUK
CÍMLAPRÓL AJÁNLJUK
KONFERENCIA
Agrárszektor Konferencia 2022
Jubilál a hazai agrárium hagyományos, év végi csúcsrendezvénye
EZT OLVASTAD MÁR?