«Похоже, что это первый зарегистрированный пример горизонтального переноса функционального гена от растения к насекомому», – говорит соавтор Тед Терлингс, химический эколог и энтомолог из Университета Невшателя в Швейцарии. "Вы не можете найти этот ген, BtPMaT1, который нейтрализует токсичные соединения, вырабатываемые растением, ни у каких других видов насекомых."
Ученые считают, что растения, вероятно, используют BtPMaT1 в своих клетках для хранения своих ядовитых соединений в безвредной форме, чтобы растение не отравляло себя.
Команда, возглавляемая Юцзюном Чжаном из Института овощей и цветов Китайской академии сельскохозяйственных наук, использовала комбинацию генетического и филогенетического анализов, чтобы выявить, что примерно 35 миллионов лет назад белокрылки украли этот защитный ген, предоставив насекомому способность самостоятельно выводить токсины из этих соединений.
«Мы думаем, что вирус внутри растения мог захватить этот ген BtPMaT1, и после попадания в организм белокрылки вирус должен был сделать что-то внутри насекомого, в результате чего этот ген был интегрирован в геном белокрылки», – говорит Терлингс. «Конечно, это крайне маловероятное событие, но если вы подумаете о миллионах лет и миллиардах отдельных насекомых, вирусов и растений во времени, время от времени это может случиться, и если приобретенный ген принесет пользу для насекомых, то он будет эволюционно одобрен и может распространяться."
Белокрылки стали одним из основных сельскохозяйственных вредителей во всем мире, способным поражать не менее 600 различных видов растений по всему миру. «Один из вопросов, который мы задаем себе, заключается в том, как эти насекомые приобрели эту невероятную адаптацию, чтобы обходить защитные механизмы растений, и с этим открытием мы выявили по крайней мере одну причину, почему, – говорит Терлингс.
Используя эти знания, китайские коллеги Терлингса разработали стратегию уничтожения украденной сверхдержавы белокрылки.
Они разработали небольшую молекулу РНК, которая взаимодействует с геном BtPMaT1 белокрылки, делая белокрылки восприимчивыми к токсичным соединениям растения.
«Самым захватывающим шагом в этой разработке было то, что наши коллеги генетически модифицировали растения томатов, чтобы начать производство этой молекулы РНК», – говорит Терлингс. "После того, как белокрылки поели помидоры и проглотили производимую растениями РНК, их ген BtPMaT1 заглушился, что привело к 100% смертности насекомого, но генетические манипуляции не повлияли на выживаемость других насекомых, которые были протестированы."
Благодаря целенаправленным усилиям по производству генетически модифицированных культур, способных заглушить ген белокрылки, это могло бы функционировать в качестве целевой стратегии борьбы с вредителями для борьбы с опустошением сельского хозяйства, вызванным популяциями белокрылки.
«Определенно есть некоторые препятствия, которые этот метод должен преодолеть, в первую очередь скептицизм по поводу использования трансгенных растений», – говорит он. «Но в будущем я действительно вижу в этом очень четкий способ борьбы с белокрылками, потому что теперь мы точно знаем механизм, лежащий в основе этого, и мы готовы справиться с возможными изменениями в гене белокрылки, которые могут возникнуть.