Грибы косят муравьев

Способность насекомых мгновенно приспосабливаться к самым радикальным изменениям окружающей среды неудивительна. Во-первых, простое и при этом надежное строение организма обеспечивает гигантский запас прочности. Во-вторых, относительно небольшая продолжительность жизни, плодовитость и многочисленность каждого вида позволяют легко жертвовать миллионами жизней в угоду естественному отбору.

Если добавить сюда развитую социальную структуру, специализацию внутри вида и мощные сигнальные системы, то становятся окончательно понятны не только скорость распространения термитов и муравьев по планете, но и опасения фермеров и всех тех, кто живет за деревянными стенами.

Наверняка Марк Балмер из Северовосточного университета читал в детстве Герберта Уэллса, ведь предложенный способ борьбы с опасным и практически неуязвимым противником очень напоминает сюжет «Войны миров», где воинственные пришельцы с Марса прекратили захватывать Землю, сраженные болезнетворными микроорганизмами, к которым у них не было иммунитета.

Авторы публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences сделали неуловимых термитов уязвимыми для ещё более неуловимых бактерий и грибов.

Казалось бы, сотни разнообразных инсектицидов должны обеспечивать достойную защиту посевов и домов. Но термиты и здесь отличились – во-первых, групповой образ жизни обеспечивает отличную приспосабливаемость, во-вторых, в отличие от той же саранчи, колонии термитов могут долгое время жить «затаившись», да и способны проникать в самые защищенные хранилища, растаскивая урожай. Результат – ежегодный убыток примерно на $30 миллиардов только в США.

Конечно, можно было в «профилактических целях» пропитывать весь собранный урожай тоннами универсальных инсектицидов, но если вспомнить историю ДДТ или того же карбофоса, то можно понять, что ничего хорошего этот процесс не принесет.

Одна из причин успеха Балмера и его коллег заключается в особенности иммунной системы термитов. Защитные механизмы насекомых существенно отличаются от наших – вдобавок к универсальным макрофагам они задействуют и РНК-интерференцию для борьбы с вирусами и специальные рецепторы для связывания отдельных типов бактерий. Среди последних особое внимание бостонских ученых привлекла группа «белков, связывающихся с грамм-негативными бактериями» (GNBP).

Оказывается, у термитов они выступают не только в роли «сигнализации», сообщающей о попадании в организм патогенов, но и обладают самостоятельной ферментной активностью, разрушая стенку бактерий и даже некоторых грибков.

Эти рецепторы адресно связываются с определенными сахарами клеточной стенки и частично разрушают их, нарушая целостность оболочки. После чего органеллы и жизненно важные структуры попросту «вытекают» из клетки. Тот же самый механизм срабатывает и для некоторых грибков, в стенке которых тоже достаточно сахаров.

Найти достойный ингибитор GNBP рецепторов не составило труда. Производное глюкозы GDL, во-первых, отлично блокирует работу ферментов, а во-вторых, что не менее важно, не обладает выраженными токсическими эффектами на млекопитающих. Эффект in vivo оказался не менее впечатляющим – колонии термитов после инъекции GDL с последующим введением патогенного грибка или бактерий полностью вымирали к 5 суткам, в отсутствие GDL на это требовалось 9 дней.

Интересно, что даже без дополнительного заражения грибком колония после обработки новым инсектицидом полностью вымирала к 7 суткам.

Ученые связывают это с тем, что грибок Metharhizium anisopliae в небольшом количестве всегда присутствует в окружении термитов, что подтвердилось и «вскрытием». Среди пока не разрешенных вопросов – необъяснимый разброс эффекта между разными колониями. Кроме того, ученые рассчитывают определить восприимчивость к этому препарату у других насекомых (дрозофила, например, к нему нечувствительна) и понять, может ли он распространяться среди колонии после обработки только некоторых её представителей.

Быть может, пока эта проблема в целом не характерна для жителей России, но с учетом быстрого распространения агрессивных американских термитов по планете и нам в скором времени придётся с ней столкнуться.