Krumpirova zlatica otporna na pesticide - mijenja DNK po potrebi?

Moderna era pesticida započela je 1860-ih. U to su se vrijeme poljoprivrednici na zapadu protiv krumpirove zlatice borili prskanjem bojom zvanom Paris Green koja je sadržavala bakreni arsenat. Međutim, ovaj je štetnik brzo postao otporan na taj otrov, kao i olovni arsenat, DDT i dieldrin, ali i više od 50 drugih pesticida.

Razlog tome je rezistentnost koju razvijaju i to obično u nekoliko godina te nastavljaju obitavati na površinama pod krumpirom, ali i drugim kulturama, kako na poljima tako i u vrtovima diljem svijeta, pritom praveći velike štete.

Znanstvenici još uvijek ne mogu u potpunosti dokučiti mehanizme prilagodbe ovih štetnika, no trenutna evolucijska teorija je usredotočena na njihov DNK. Ipak, stručnjaci ne uspijevaju objasniti brzi razvoj rezistencije na kemijske tvari insekticidnog djelovanja. Naime, nove mutacije DNK se vjerojatno ne pojavljuju dovoljno često da bi mogle razviti otpornost na toliko vrsta pesticida, piše sciencedaily.

Uključuju i isključuju određene gene

Međutim, istraživanje na Sveučilištu u Vermontu (SAD) je prva studija koja se približila pojašnjenju. Ovaj je tim znanstvenika dokazao da čak i male doze neonikotinoida i imidakloprida mogu promijeniti način kojim kukac upravlja svojom DNK. Da bi se obranio od pesticida, on možda neće trebati mijenjati svoj genetski kod. Umjesto toga, otkriveno je da kornjaši reagiraju regulirajući svoju DNK, uključujući ili isključujući određene gene u procesu koji se naziva 'metilacija DNK'. Te promjene omogućuju kornjašima da ubrzaju biološke obrambene mehanizme, stavljajući u jači 'pogon' postojeće gene koji im omogućuju da toleriraju širok raspon toksina koji su aplicirani na krumpiru.

Ispiranje enzima ili veća brzina njihovog izlučivanja dozvoljavaju insektima da tretiraju svaki novi pesticid istim biokemijskim alatima koje koriste za prevladavanje prirodne obrane umjesto da se oslanjaju na težak evolucijski proces slučajnih mutacija koje se pojavljuju u ključnim genima, koji bi polako uzrokovao da pesticid postane manje učinkovit.

Promjene nasljedne u nekoliko generacija?

Najvažnije je što nova studija pokazuje da se ove promjene, potaknute čak i malim dozama pesticida, mogu prenijeti na potomke kroz najmanje dvije generacije. "Pronašli smo iste obrasce metilacije DNK u starijoj generaciji. To je bilo iznenađujuće jer nisu bile izložene insekticidima", kaže Yolanda Chen.

U nekoliko drugih vrsta insekata dokazano je da izloženost pesticidima mijenja metilaciju DNK. Primijećeno je da se neke epigenetske promjene prenose na buduće generacije vrsta koje se razmnožavaju aseksualno, poput sićušnih planktonskih rakova Daphnia magna.

"Međutim, dugo se pretpostavljalo da se epigenetika resetira tijekom spolne reprodukcije", kaže Kristian Brevik, vodeći autor studije. "Da se te promjene mogu prenijeti budućim generacijama insekata kroz više krugova spolnog razmnožavanja - to je novost", napomenuo je.

"Možda je vrijeme da više ne proizvodimo pesticide kao na traci pokušavajući uvesti sve otrovnije kemikalije i shvatimo da se događa evolucija", upozorava Chen. "Mogli bismo biti bolji u razumijevanju funkcioniranja evolucijskih procesa i više ulagati u ekološke pristupe koji bi omogućili poljoprivredi da bude održivija", zaključila je.