Комары Aedes aegypti, переносчики многих опасных заболеваний, включая лихорадку денге, Зика и желтую лихорадку, живут в самых разных условиях.
Хотя они особенно назойливы в джунглях и лесах, они процветают даже в городах, откладывая яйца в бедные питательными веществами водоемы со стоячей дождевой водой. В связи с этим ученые задаются вопросом: как им удается выживать в городских условиях? Препринт, опубликованный недавно в bioRxiv, показывает, что самки комаров могут изменять среду, в которой они откладывают яйца, помещая в воду вместе с потомством бактерии, стимулирующие рост. Исследователи говорят, что разработка способов модификации бактерий, которые переносят комары, может привести к появлению новых стратегий борьбы с комарами.
"Нас всегда интересовало, как комарам удается получать достаточное количество питательных веществ в такой бедной среде, - говорит автор исследования Марсело Лоренцо.
Предыдущие исследования показали, что взрослые комары имеют симбиотические отношения с некоторыми видами бактерий, которые помогают насекомым переваривать сахар и производить больше яиц. Беременные самки также разборчивы в выборе водоемов, в которых они откладывают яйца - они откладывают яйца в воду, которая пахнет определенными бактериями, что указывает на то, что некоторые штаммы могут помочь молодняку выжить. Лоренцо и его коллеги полагают, что комары могут перенести эти полезные бактерии в источники воды, где их нет, что Лоренцо сравнивает с "подготовкой места, где будут расти дети".
"Это действительно классное исследование и ... важная тема", - говорит Джефф Риффелл, эколог из Вашингтонского университета, который не принимал участия в работе. Он добавляет, что это поднимает еще один вопрос: "Существует ли передача микроорганизмов из поколения в поколение, которая может действительно повлиять на продолжительность жизни [комаров] в их естественной среде?".
Сначала исследователи проверили, могут ли беременные самки комаров Aedes aegypti переносить бактерии, которые они уже носят в себе, на другие субстраты, заставив насекомых садиться на стерильные пищевые тарелки. Комары переносили бактерии преимущественно трех родов: Bacillus, Elizabethkingia и Serratia. Затем команда решила проверить, какие штаммы бактерий, если таковые имеются, комары переносят в воду вместе с яйцами. Для этого исследователи поместили чашку с водой, наполненную кормом для рыб, в стерильную картонную коробку. Затем они провели четыре различных эксперимента: они поместили в воду либо стерилизованные яйца, либо нестерилизованные яйца, либо одинокую голодную самку комара, которая была либо беременна, либо нет. Когда они культивировали и генетически секвенировали бактерии в воде, они обнаружили, что бактерии росли во всех условиях, но разнообразие бактерий значительно уменьшилось после того, как беременные самки отложили яйца в воду (в других условиях разнообразие было одинаковым). Они увидели, что это снижение разнообразия бактерий коррелирует с присутствием Elizabethkingia.
"Эта Elizabethkingia была бактерией, которую мы обнаружили в наших ... экспериментах по передаче инфекции. И мы также обнаружили, что она является индикаторным видом" при откладывании яиц", - рассказывает Лоренцо. Извлекая Elizabethkingia из кишечника комаров, собранных в полевых условиях, и выращивая яйца в ее присутствии, исследователи обнаружили, что бактерии ускоряют развитие личинок, сокращая время, необходимое комарам для вылупления и достижения взрослой жизни, со 180 часов до 171 часа. Ускоряя рост личинок, бактерии могут ускорить жизненный цикл комаров и позволить популяциям расти быстрее.
Исследователи пока не знают, как Elizabethkingia ускоряет развитие личинок, но предполагают, что личинки и бактерии находятся в мутуалистических отношениях. Поскольку личинки растут быстрее, ученые предполагают, что они также могут помогать Elizabethkingia уничтожать бактериальных конкурентов. Когда комары достигают взрослого состояния, согласно предыдущим исследованиям, бактерии помогают комарам переносить сахар, разрушать клетки крови и откладывать больше яиц. Исследователи не знают, как Elizabethkingia очищает воду от других бактерий после того, как комары заносят ее в воду, но предполагают, что ее способность выживать может быть обусловлена тем, что "она устойчива к нескольким антибиотикам", - говорит Лоренцо, что может помочь ей противостоять антибиотикам, выделяемым бактериальными или грибковыми конкурентами.
Лили Хадемпур, эколог Ратгерского университета, не участвовавшая в исследовании, говорит, что, по ее мнению, исследование было хорошим и что "они хотят сказать, что потенциально бактерии в системе Elizabethkingia могут служить в качестве защитного симбиотика для развивающихся личинок". Она говорит, что подобные мутуалистические отношения ранее наблюдались у других насекомых, например, у жужелиц и муравьев, выращивающих грибы. В обоих случаях определенные микробы помогают своим хозяевам бороться с другими захватчиками. "Микробные симбионты, связанные с насекомыми, также могут способствовать детоксикации окружающей среды", - добавляет Хадемпур.
Исследовательская группа предполагает, что привлекательность Elizabethkingia для комаров может быть использована в качестве средства борьбы с вредителями. Другой штамм бактерий, Wolbachia, в настоящее время используется как средство предотвращения распространения болезней комарами. Когда комары переносят Wolbachia, бактерии конкурируют с вирусами, такими как денге и Зика. Во многих местах, включая Бразилию, где проводилось исследование, ученые пытаются заразить бактериями A. aegypti, которые обычно не переносят Wolbachia. Исследователи говорят, что Elizabethkingia можно использовать аналогично Wolbachia, но в данном случае в качестве компонента овитрапов - сред, способствующих откладыванию яиц в заманчивых, но смертельно опасных для комаров условиях.
Стратегии сдерживания, использующие мутуалистические отношения между Elizabethkingia и комарами, могут дополнить другие стратегии борьбы с комарами. "Мы не можем использовать только один инструмент для борьбы с комарами; это должна быть комплексная стратегия", - говорит Лоренцо. Комары могут адаптироваться к воздействию инсектицидов, и во многих местах популяции комаров выработали устойчивость ко многим распространенным пестицидам". "Инсектицидов недостаточно для борьбы с комарами", - добавляет он.
"Это не будет серебряной пулей. Я не думаю, что у нас когда-либо будет серебряная пуля. Мы знаем, что эволюция находит свои обходные пути. . . . Но нам необходимо интегрированное управление борьбой с вредителями", - отмечает Лоренцо.
