A méhek kártevők és kórokozók elleni védelmére tervezett baktériumok

Az austini Texasi Egyetem tudósai a Science folyóiratban arról számoltak be, hogy új stratégiát dolgoztak ki a mézelő méhek megvédésére a kolónia összeomlásának nevezett halálos trendtől: géntechnológiával módosított baktériumtörzsek.

méhek

Az Egyesült Államokban egyre több mézelő méhcsalád látta felnőtt méheik fogyását. Országos felmérés szerint a méhészek tavaly télen elveszítették mézelő méhcsaládjaik közel 40% -át, ez a legmagasabb arány a felmérés 13 évvel ezelőtti kezdete óta.

A tervezett baktériumok a mézelő méhek belében élnek, és biológiai gyárként működnek, kiszivattyúzva azokat a gyógyszereket, amelyek megvédik a méheket a telepek összeomlásának két fő oka ellen: a Varroa atkák és a deformált szárnyvírus ellen. A kutatók úgy vélik, hogy módszerük egy napra bővülhet mezőgazdasági felhasználásra, mert a megtervezett baktériumok könnyen szaporodnak, a méhek beoltása egyszerű, és a tervezett baktériumok valószínűleg nem terjednek túl a méheken.

"Közvetlen következményekkel jár a méhek egészségére nézve" - ​​mondta Nancy Moran, az integratív biológia professzora és a tanulmány elsődleges kutatója.

"Ez az első alkalom, hogy bárki javítja a méhek egészségét a mikrobiom genetikai módosításával" - tette hozzá Sean Leonard, végzős hallgató, a tanulmány első szerzője.

A varroa atkák és a deformált szárny vírus gyakran összeérnek; mivel az atkák méhekkel táplálkoznak, terjedhetnek a vírus, miközben gyengítik a méheket, és sebezhetőbbé teszik őket a környezet kórokozóival szemben.

Az egyes problémák megoldására a csapat egy baktérium törzset dolgozott ki a vírus megcélozására, egy másik pedig az atkákra. A kontroll méhekkel összehasonlítva a vírust megcélzó baktériumtörzzsel kezelt méhek 36,5% -kal nagyobb valószínűséggel éltek túl a 10. napon. Eközben a Varroa atkák egy másik méhkészleten táplálkoznak, amelyeket baktériumok atka-célzó törzsével kezeltek. nagyobb valószínűséggel pusztul el a 10. napon, mint az ellenőrző méheket tápláló atkák.

Az Amerikai Méhészeti Szövetség szerint a mézelő méhek évente közel 20 milliárd dollárral járulnak hozzá az amerikai növénytermesztés értékéhez, és óriási szerepet játszanak a globális élelmiszertermelésben. Mézelő méhek nélkül a mandulától a bogyós gyümölcsön át a brokkolig tucatnyi növény tűnne el, vagy jelentősen kevesebb élelmet termelne.

Az emberekhez hasonlóan a mézelő méhek is a belükben baktériumok ökoszisztémáját nevezik mikrobiomnak, valamint egy vírusellenes védekező mechanizmust, az úgynevezett RNS interferenciát (RNAi), amely segíti a testet bizonyos vírusok, az úgynevezett RNS vírusok elleni küzdelemben. Az RNS vírus bevezetésekor kétszálú RNS-nek nevezett molekulákat termel, amelyeket egy egészséges sejt detektál, kiváltva az RNAi immunválaszt.

"Ezeknek a molekuláknak a jeleit általában csak akkor kapja meg, amikor egy RNS vírus szaporodik" - mondta Moran. "Ez azt jelzi, hogy ez gonosz dolog lehet, és meg kell támadnia."

A méhekben előforduló vírusokra adott hasznos RNAi-válasz elősegítése érdekében - és halálos RNSi-válasz kiváltása az atkákban - a csapat módosított baktériumokat mutatott be méhek százai számára laboratóriumi körülmények között. A baktériumokat tartalmazó cukor vizes oldattal permetezve a méhek ápolták egymást, és lenyelték az oldatot. A csapat megállapította, hogy fiatal munkaméheket oltanak be a tervezett baktériumokkal, és a méhek immunrendszerét felkészítették arra, hogy megvédjék őket a deformált szárnyvírusoktól, amelyek egy RNS-vírus, és az atkák saját immunrendszerét arra késztették, hogy harcoljanak és végül megölik őket.

Míg a kísérletek szigorú, géntechnológiával alkalmazott biokoncentrációs protokollok szerint történtek, Moran szerint még az ilyen protokollok hiányában is fennáll annak a veszélye, hogy a tervezett baktériumok elszabadulnak a vadonban, és megfertőznek más rovarokat - és ezáltal kártevők elleni vagy patogénellenes szuperhatalmakat ruháznak fel - - nagyon alacsony. A felhasznált baktériumok nagyon specializáltak arra, hogy a méh bélben éljenek, azon kívül sokáig nem tudnak életben maradni, és csak a méheket sújtó vírus ellen védenek. Ennek ellenére további kutatásokra lesz szükség a kezelések hatékonyságának és biztonságosságának meghatározásához a mezőgazdasági környezetben.

A megközelítés másik előnye, hogy a kutatók eszközként használják a méhgenetika tanulmányozásához. A megtervezett baktériumok megdönthetik a specifikus méhgéneket, lehetővé téve a bepillantást a méhgenom működésébe, és lehetővé téve az új tenyésztési stratégiák révén a robusztusabb méhcsaládok előállítását.