Даже когда вы смотрите на умиротворяющий сад, вы наблюдаете борьбу одних существ с другими. Эта борьба постоянна и безжалостна, ведь речь идет о выживании. Просто это происходит в крошечных масштабах, которые мы не видим. Кто-то заключает соглашения о взаимосотрудничестве, кто-то улучшает защиту, а кто-то усиливает нападение. Все постоянно разрабатывают план выживания.
Одним из игроков является бактерия — бацилла Туринга (Bacillus thuringiensis). Маленькая, но значительная, эта бацилла влияет как на сельское хозяйство, так и на здравоохранение. По некоторым скудным свидетельствам, уже в Древнем Египте садовники использовали эти бактерии — вероятно, для защиты садов вокруг домов и гробниц фараонов. Как именно — мне не удалось выяснить. Впервые этот организм был выделен около 100 лет назад в Японии из личинок шелкопряда, страдающих от болезни. Название Bacillus thuringiensis было дано Берлинером в 1911 году, который выделил бациллу из больной личинки мучной моли.
Сию бациллу можно найти практически везде: в почве, на растениях, в воде и даже внутри мертвых насекомых. Эта бактерия способна производить споры, которые могут пережить почти все, что угодно. Когда окружающая среда не благоприятствует бацилле, она покрывается защитными слоями и переходит в «спящий режим». В состоянии споры все жизненные функции сведены к минимуму до тех пор, пока окружающая среда снова не станет благоприятной. В состоянии споры бацилла может переносить экстремальные температуры, засуху, недостаток питательных веществ и даже некоторые дезинфицирующие средства.
В 1954 году Ангус обнаружил, что у бациллы имеются кристаллические белковые включения, обладающие противонасекомным действием. Эти кристаллы бактерия создает, когда превращается в споры. Кристаллы гарантируют, что спора «проснется» в благоприятной среде, богатой питательными веществами. Споры легкие и могут распространяться на большие расстояния с ветром и пылью. Например, такая пыль со спорами может осесть на растение. Это растение, покрытое спорами и кристаллами, будет атаковано травоядным насекомым. В кишечнике насекомого кристаллы запускаются. После активации эти кристаллы распознаются рецепторами клеток кишечника насекомого, что приводит к уничтожению клеток. Когда достаточное количество клеток погибает, насекомое умирает. Растение, следовательно, не съедается, а бактерии «пробуждаются» в богатой питательными веществами и безопасной среде внутри мертвого насекомого.
Ученые поняли, что эту особенность можно использовать против вредителей сельского хозяйства или насекомых, переносивших болезни. У американцев и британцев даже есть целый институт по исследованию и сбору бактериальных потравительских белков. Они уже определили более тысячи различных белков и десятки бактерий, их производящих. Так ученые узнали, что капустная моль, поедающая брокколи, цветную и кочанную капусту, может быть побеждена бациллой Bacillus kurstaki. Поскольку эти кристаллы нацелены на насекомых, они безопасны для людей и других животных, в отличие от пестицидов — токсинов, которые опасны и для людей тоже.
Организмы в природе меняются, эволюционируют и постоянно меняют свои стратегии выживания. Вредители, против которых действуют кристаллы бацилл, не являются исключением. Со временем клетки кишечника насекомого могут измениться так, что кристаллы не будут распознаны рецепторами, и насекомое не погибнет. Оно даст потомство, которое тоже будет иметь такой иммунитет. В природе эти процессы медленные, и поэтому бактерия сможет приспособиться и изменить форму кристаллов так, чтобы они снова распознавались рецепторами. Так цикл будет бесконечен. Но если человек начнет производить в промышленных масштабах эти кристаллы, то насекомое быстрее разовьет иммунитет, а бактерия не поспеет. Поэтому, помимо использования этих белков в борьбе с насекомыми, нужно продумать, как бороться с устойчивостью насекомых к этим белкам.
Источники:
Sanahuja, Georgina, et al. "Bacillus thuringiensis: a century of research, development and commercial applications." Plant biotechnology journal 9.3 (2011): 283-300.
Nester, Eugene W., et al. "100 years of Bacillus thuringiensis: a critical scientific assessment." (2002).
Díaz-Valerio S and Liesegang H (2024) Inspired by Nature: Fighting Pests With Friendly Bacteria. Front. Young Minds. 12:1242820. doi: 10.3389/frym.2024.1242820
Ставя любо и подписываясь, Вы помогаете мне продвигать настоящую науку.
Предыдущая статья: Об эликсире молодости. Часть первая.
