Wraz z premierą drugiego sezonu serialu The Last of Us, widzowie znów zanurzyli się w dystopijnej wizji świata opanowanego przez grzyby pasożytnicze z rodziny maczużnikowatych. Choć przedstawiony tam scenariusz wydaje się być czystą fikcją rodem z horroru, zaskakująco wiele łączy go z realnym światem przyrody. Grzyby o zdolności kontrolowania ciał owadów naprawdę istnieją. I choć – na szczęście – nie interesują się ludźmi, to właśnie one mogą okazać się wybawieniem dla rolnictwa.
Australijscy naukowcy ogłosili przełomowe odkrycie: rodzime gatunki grzybów i bakterii są w stanie zwalczyć jednego z najgroźniejszych szkodników rolnych na świecie – Spodoptera frugiperda, znanego jako omacnica zbożówka (ang. fall armyworm).
Globalny pasożyt, lokalna odpowiedź
Omacnica zbożówka, pochodząca z tropikalnych obszarów Ameryki Środkowej i Południowej, w ciągu ostatnich kilku lat opanowała ponad 80 krajów, zagrażając bezpieczeństwu żywnościowemu nawet 600 milionów ludzi. W Australii pojawiła się po raz pierwszy w 2020 roku, a jej ekspansja była błyskawiczna – zaledwie w rok rozprzestrzeniła się z cieśniny Torresa aż do Tasmanii.
Szkodnik ten atakuje głównie kukurydzę, ale potrafi również zniszczyć plony pszenicy, sorgo, prosa, trzciny cukrowej oraz wielu warzyw. Jedna samica może złożyć od 1000 do 2000 jaj, a larwy już po tygodniu od wylęgu zaczynają intensywnie żerować.
Dlaczego tradycyjne środki zawodzą?
Rolnicy próbowali walczyć z omacnicą przy pomocy pestycydów, ale problemem jest zdolność owada do błyskawicznego nabywania odporności. Różne populacje wykazują odmienną wrażliwość na środki chemiczne, a globalny przepływ genów między osobnikami tylko pogłębia ten problem.
Dr Wee Tek Tay z australijskiej organizacji naukowej CSIRO wyjaśnia:
– Ruchliwość tego gatunku i jego zdolność adaptacyjna zwiększają ryzyko rozwoju globalnej odporności na insektycydy.
W tej sytuacji naukowcy zaczęli szukać naturalnych przeciwników tego owada. I znaleźli ich… w zamrażarce.
Grzyby z lodówki
W zbiorach australijskiego banku mikroorganizmów przechowywane są setki próbek rodzimych grzybów i bakterii. Część z nich zebrano jeszcze zanim dzisiejsi badacze przyszli na świat. Doktorantka Beatrice Apirajkamol, pracująca nad biopestycydami w ramach projektu CSIRO i Macquarie University, postanowiła przetestować wybrane próbki pod kątem ich skuteczności wobec omacnicy.
Wśród 900 grzybów Bea wytypowała 11 potencjalnych kandydatów – sześć z rodzaju Beauveria i pięć Metarhizium. Dwa z nich okazały się wyjątkowo skuteczne, zabijając larwy szkodnika w ciągu zaledwie 24 godzin.
– Zwykle potrzeba kilku dni, by grzyb zainfekował i zabił owada. Tu zaskoczeniem był natychmiastowy efekt – zanim jeszcze zarodniki zaczęły kiełkować – podkreśliła Beatrice Apirajkamol.
Zabójcze grzyby, które nie czekają
Pod mikroskopem doktorantka nie zauważyła kiełkowania zarodników, co sugerowało zupełnie inną taktykę ataku. Sekwencjonowanie genomów potwierdziło podejrzenia – grzyby produkowały toksyny podobne do znanych biopestycydów: beauwerycyny, oosporyny i bassianolidu. To one były odpowiedzialne za błyskawiczne unieszkodliwienie larw.
– Dla grzyba bardziej opłacalne jest zabicie ofiary od razu, niż walka z jej układem odpornościowym. To niesamowite, że coś tak małego potrafi pokonać znacznie większego przeciwnika – tłumaczy Apirajkamol.
Plan B: Departament Rolnictwa i Nomuraea rileyi
Równolegle swoje badania prowadził zespół australijskiego Departamentu Rolnictwa (DPI). Ich uwaga skupiła się na grzybie Nomuraea rileyi, pasożycie owadzim znanym z tego, że dosłownie trawi swoje ofiary od środka. Grzyb ten pokrywa skórę larwy, a następnie penetruje jej wnętrze i ją „zjada”.
Dr Ian Newton, główny entomolog DPI, podkreśla, że skuteczność tego grzyba jest porównywalna do insektycydów chemicznych, ale ryzyko uodpornienia się szkodników minimalne, gdyż w przypadku tego rodzaju biologicznego środka, oporność niemal się nie zdarza.
Zespół pracuje obecnie nad uzyskaniem zgody na wprowadzenie produktu na rynek.
– Jesteśmy bardzo blisko. Gdy tylko dostaniemy zielone światło, możemy rozpocząć produkcję. To pozwoli rolnikom ograniczyć stosowanie chemii i tym samym wydłużyć skuteczność obecnych środków – zapewnia dr Newton.
Nie tylko grzyby – bakterie też dają radę
Bea Apirajkamol badała także działanie bakterii Bacillus thuringiensis (Bt), które od lat są wykorzystywane w rolnictwie. Jej testy wykazały, że niektóre australijskie szczepy Bt potrafią wywołać nawet 100% śmiertelność u larw omacnicy, mimo że wiele populacji tego szkodnika wykazuje już odporność na Bt stosowany w Amerykach.
Kolejny krok: bezpieczeństwo środowiskowe
Zanim nowatorskie biopestycydy trafią do szerokiego użycia, konieczne będzie dokładne zbadanie ich wpływu na środowisko. Kluczowe będą odpowiedzi na pytania: czy toksyny są specyficzne dla omacnicy? Czy nie zagrożą pożytecznym owadom lub innym organizmom?
– Większość już dostępnych preparatów grzybowych działa przez pasożytowanie. Tymczasem my mamy do czynienia z innym mechanizmem – produkcją bioaktywnych związków – podsumowuje Bea Apirajkamol.
Szansa na przełom
Choć prace są jeszcze na wczesnym etapie, entuzjazm naukowców nie słabnie. Badania prowadzone przez CSIRO i DPI dają nadzieję na stworzenie skutecznego, bezpiecznego i ekologicznego środka ochrony roślin, który może odmienić przyszłość australijskiego i światowego rolnictwa.
źródła: livescience.com, csiro.au, abc.net.au
Dodaj komentarz