Ten chrząszcz był jednym z pierwszych zaatakowanych chemikaliami i bardzo skutecznie ewoluował po tych atakach

Stonka ziemniaczana rozwinęła odporność na ponad 50 różnych rodzajów środków owadobójczych, co czyni z tego owada „super szkodnika”, który sieje spustoszenie w ziemniakach na całym świecie.

Nowe badania wykazały, że chrząszcz dokonał tego w dużej mierze dzięki wykorzystaniu głębokiej puli różnorodności w swoim genomie, co umożliwiło różnym populacjom w całych Stanach Zjednoczonych szybkie rozwinięcie odporności na niemal wszystko, co na niego rzucają ludzie. Bogactwo różnorodności szkodnika i arsenał istniejących genów odporności prawdopodobnie sprawią, że jego zwalczanie będzie trudne w przyszłości, niezależnie od tego, co opracują badacze zajmujący się nowymi insektycydami. Jednak nowe zrozumienie zasobów genomowych szkodnika może pomóc naukowcom zaprojektować systemy zarządzania, które utrzymają go pod kontrolą.

„Ten chrząszcz był jednym z pierwszych w epoce nowożytnej, który został zaatakowany środkami chemicznymi i bardzo skutecznie poradził sobie z tymi atakami” – mówi Seana Schoville'a, profesor entomologii na Uniwersytecie Wisconsin-Madison, który kierował nową analizą. „W przypadku innych owadów, które mamy nadzieję kontrolować, można wyciągnąć wnioski z badania tego szkodnika. Jakich mechanizmów używa ten owad, aby ominąć te środki owadobójcze?”

Wraz ze swoimi współpracownikami na UW-Madison i innych instytucjach Schoville opublikował swoje odkrycia 19 stycznia w dzienniku Biologia molekularna i Evolution.

zespół Schoville’a jako pierwszy zsekwencjonował genom stonki ziemniaczanej w 2018 r. Od tego czasu badali genom, aby zrozumieć, w jaki sposób owad może tak szybko pokonać nowe środki owadobójcze. W tym celu zsekwencjonowali kilkadziesiąt chrząszczy z całych Stanów Zjednoczonych. Populacje regionalne różnią się pod względem odporności na pestycydy i pochodzenia, co może dostarczyć wskazówek na temat historii ewolucyjnej szkodnika.

Naukowcy odkryli, że te różne grupy regionalne ewoluowały tak szybko, ponieważ ich populacje rodzicielskie posiadały już zasoby genetyczne niezbędne do pokonania środków owadobójczych.

„Dobrze wiadomo, że ewoluujące geny odpowiadają za odporność owadów” – mówi Schoville. „Ale interesujące jest to, że różne populacje zmieniają różne części genów lub różne geny w ramach tej samej ścieżki”. Ta podobna, ale nie identyczna droga powstawania oporności w różnych populacjach nazywana jest powtarzalną ewolucją.

Ta szybka ewolucja oparta na bogactwie istniejącej różnorodności genetycznej stoi w sprzeczności ze starszym modelem ewolucji, który zakładał, że rzadkie mutacje muszą powoli pojawiać się w populacji. Chociaż nowe mutacje rzeczywiście się rozwijają i mogą się do tego przyczyniać środek owadobójczy oporność, szybką reakcję stonka ziemniaczanego na nowe środki chemiczne w różnych częściach kraju można wytłumaczyć jedynie istniejącą różnorodnością.

Odkrycia są niepożądaną wiadomością dla rolników i naukowców, którzy chcą odwrócić losy ataków stonki ziemniaczanej. Schoville twierdzi, że wydaje się mało prawdopodobne, aby nawet zupełnie nowy środek owadobójczy długo utrzymywał szkodniki w ryzach. Jednak uzbrojeni w wiedzę o tym, jak stonka ziemniaczana uniknęła dotychczasowych ataków branży, przyszłe badania mogą pomóc w opracowaniu kreatywnych strategii, które pozwolą dotrzymać kroku temu nemezis.

„Bardziej wyrafinowane modele mogą pomóc nam dowiedzieć się, jak różne techniki zarządzania wpływają na ewolucję chrząszcza” – mówi Schoville. „To mogłoby pozwolić nam zmienić styl zarządzania, aby go spowolnić”.

Często niepowodzenia w zwalczaniu stonki ziemniaczanej wynikają z innych czynników, poza samą odpornością na środki owadobójcze. Czas oprysków ma kluczowe znaczenie dla kontroli. Zimujące chrząszcze przyciągają pola w ciągu kilku tygodni; Zbyt wczesne opryskiwanie środkiem owadobójczym może zwalczyć tylko część tych chrząszczy. Jednak czekanie, aż larwy osiągną prawie pełną dojrzałość, również zwiększa ryzyko niepowodzenia kontroli. Małe larwy są znacznie łatwiejsze do zwalczania za pomocą środka owadobójczego niż duże. Ważne jest użycie odpowiedniej ilości środka owadobójczego oraz uzyskanie całkowitego pokrycia roślin.  

Artykuł ukazał się w wydaniu miesięcznika z maja 2022 r Hodowca ziemniaków.