Мурахи допомагають виявляти плямистих ліхтарниць-шкідників

Дослідники з Віргінського технологічного університету під керівництвом доцента Скотті Янга з кафедри ентомології виявили новий спосіб використання мурах для визначення присутності плямистих ліхтарниць у певній місцевості. Результати досліджень опубліковані у двох наукових статтях у журналах Pest Management Science та Neobiota.

Плямисті ліхтарниці, які походять з Азії, поширюються по території Сполучених Штатів з моменту їхнього завезення до країни у 2014 році. Ці комахи завдають значної шкоди виноградникам, декоративним деревам та навіть присадибним садам. Плямиста ліхтарниця використовує свій соломоподібний ротовий апарат для живлення соком рослин, після чого залишає солодку речовину під назвою медвяна роса, яка не лише створює липкий безлад, але й містить ДНК комахи.

Саме тут криється ключ до нового методу виявлення. Мурахи полюбляють медвяну росу, вони шукають її, поїдають, приносять до своїх гнізд та діляться нею з іншими мурахами. Цей зв'язок надихнув Янга на ідею використати мурах, які збирають медвяну росу, як систему раннього попередження про присутність плямистих ліхтарниць.

Виявилося, що цей підхід дійсно працює. Янг, який є співробітником Колаборативу інвазивних видів Центру глобальних змін Віргінського технологічного університету, встановив, що мурахи, які харчувалися в районах з плямистими ліхтарницями, несли в собі сліди ДНК цих комах, зокрема в медвяній росі, яку вони споживали. Аналізуючи мурах у лабораторії, вчені можуть надійно визначити, чи присутні плямисті ліхтарниці в певній місцевості, навіть якщо самих комах безпосередньо не помічено.

Янг пояснює, що мурахи є природними шукачами цукру. Якщо залишається навіть крихітна краплина медвяної роси від плямистої ліхтарниці, мурахи, ймовірно, її знайдуть. Вони постійно рухаються в пошуках їжі, а їхня здатність покривати великі території робить їх надзвичайно ефективними у виявленні слідів плямистої ліхтарниці.

Для перевірки мурах на наявність ДНК ліхтарниць команда використовувала метод, який називається тестуванням ДНК навколишнього середовища. Подібно до того, як люди залишають після себе клітини шкіри або волосся, плямисті ліхтарниці залишають крихітні частинки ДНК у медвяній росі, яку вони виділяють як відходи.

Коли дослідники збирають мурах, вони можуть аналізувати їх на наявність ДНК плямистої ліхтарниці за допомогою полімеразної ланцюгової реакції або ПЛР-тестування, яке може ідентифікувати навіть найменші сліди ДНК, специфічної для ліхтарниці.

Новий метод, названий Янгом та його лабораторією antDNA, виявився точним та потужним. Мурахи, які з'їли лише одну порцію медвяної роси від плямистої ліхтарниці, все ще несли ДНК шкідника до п'яти днів потому. Оскільки мурахи широко мандрують, вони виявляли присутність ліхтарниць на відстані до 100 метрів від відомих місць зараження.

Плямиста ліхтарниця становить серйозну загрозу для економічно важливих культур і може бути навіть неприємністю у присадибних ділянках. Вона харчується багатьма видами рослин, включаючи виноградну лозу, хміль та листяні дерева. Під час харчування вона ослаблює рослини та покриває їх медвяною росою, що може призвести до росту сажистої цвілі та подальшого ослаблення рослини.

Ліхтарниці є складним видом шкідників, і після того, як вони вторгаються в певну місцевість, може знадобитися кілька методів для їх знищення. Раннє виявлення є кращим варіантом. Чим швидше їх виявлено, тим легше зупинити їхнє поширення.

Саме це робить метод antDNA таким захоплюючим, каже Янг. Поточні зусилля з виявлення часто покладаються на те, що люди фізично помічають комах або їхні яйцекладки, що може бути складним завданням, поки вони не з'являться у великій кількості. Але до того часу з ліхтарницями набагато важче боротися. З цим новим підходом команди можуть просто зібрати мурах та провести тест antDNA, заощаджуючи час, гроші та здоров'я рослин-господарів плямистої ліхтарниці.

Одною з найбільших переваг використання мурах є те, що вони живуть майже скрізь — у лісах, на фермах, у містах. Їхній постійний пошук їжі робить їх ідеальними передовими збирачами зразків для ДНК плямистої ліхтарниці. Цей підхід не обмежується типом середовища проживання, а завдяки добре встановленим методам збору мурах його можна легко масштабувати.

Наслідки відкриттів Янга виходять далеко за межі лише плямистої ліхтарниці. Будь-яка комаха, яка виробляє медвяну росу та залишає в ній свою ДНК, потенційно може відстежуватися за допомогою цього методу. Це означає більш ранній та розумний спосіб захисту вразливих культур, лісів та природних екосистем.

Янг та його лабораторія зараз розробляють готовий до польового використання набір antDNA, який дозволяє проводити молекулярний аналіз на місці, забезпечуючи швидші результати, іноді навіть протягом того самого дня. Це полегшує відстеження та реагування на нові вторгнення плямистих ліхтарниць у режимі реального часу.

Метод antDNA відкриває нові можливості для раннього виявлення інвазивних видів та може стати важливим інструментом у боротьбі з шкідниками сільського господарства. Використання природних властивостей мурах як збирачів інформації демонструє інноваційний підхід до вирішення екологічних проблем.