Екологія
Екологія

Мікрочастинки з ферментом урятували джмелів від інсектициду

Американські вчені розробили харчову добавку для бджіл, яка здатна знешкоджувати в їхньому організмі небезпечні органофосфатні пестициди, які ті могли поглинути разом із пилком. Її ефективність підтвердилася у дослідах на джмелях. Додавання до корму мікрочастинок із ферментом, що розщеплює інсектицид, дало змогу врятувати усіх джмелів експериментальної групи, яким згодовували отруту. Результати оприлюднені у журналі Nature Food.

Bombus impatiens. Mousebelt / Wikimedia Commons

Bombus impatiens. Mousebelt / Wikimedia Commons

Кому найбільше загрожують пестициди?

Пестициди є важливим елементом ведення сучасного сільського господарства, тому що знищують шкідників, активність яких може призводити до величезних збитків. Але разом із тим, їх використання шкодить і тим, для кого вони не призначені, а іноді й самому сільському господарству. Хоча останніми роками кількість пестицидів, що застосовуються фермерами, знизилася, загалом від цього не легше, оскільки препарати стали суттєво більш токсичними навіть у менших кількостях. Все це загрожує занепадом екосистем, якщо пестициди вразять головних комах-запилювачів, у тому числі бджіл. Але що не менш важливо, від цього також постраждає саме сільське господарство внаслідок зменшення чисельності запилювачів культурних рослин. Одним із найбільш небезпечних для комах пестицидів є препарати з групи органофосфатів, які складають близько третини доступних інсектицидів. У новій роботі вчені з Корнелльського університету спробували розробити захист для бджіл та інших запилювачів від шкідливого впливу цих речовин.

Над чим працювали вчені?

Науковці прагнули знайти речовину, що була б антидотом до отруйних сполук. У процесі пошуків вони натрапили на фермент із групи фосфотриестераз із потенціалом до розщеплення пестицидів органофосфатів.

Цю фосфотриестеразу вчені випробували на утримуваних у лабораторії джмелях Bombus impatiens. Піддослідним тваринам згодовували високотоксичну інсектицидну сполуку малатіон, через яку всі комахи гинули протягом кількох діб. Тоді їм стали додавати до корму фермент-антидот.

Як це спрацювало?

На жаль, попри додавання ферменту фосфотриестерази до отруєної їжі, джмелі все одно гинули. Це тому, що антидот втрачає свою дієвість за підвищеної температури та низького рівня pH, які властиві шлункові комах. Тож, щоб надалі уникнути втрати ефективності препарату, вчені інкапсулювали фермент у захисні мікрочастинки, розміром приблизно з пилок рослини. Вони утворені з карбонату кальцію, який перешкоджає інактивації ферменту в середовищі шлунка комах, даючи йому змогу потрапити до кишківника з пестицидами, де останні можуть зберігатися до 12 годин.

Коли науковці стали згодовувати піддослідним джмелям разом із отруйним малатіоном мікрочастинки з ферментом, виживаність тварин склала 100 відсотків. Автори сподіваються, що їхня розробка стане дешевим рішенням, яким зможуть користуватися пасічники для захисту своїх вуликів. Мікрочастинки з ферментом можна додавати до пилкового підкорму або цукрового сиропу для згодовування бджолам. Зараз науковці працюють над створенням іншого типу мікрочастинок, на поверхні яких міститимуться білки, на які націлені інші пестициди, а всередині них — абсорбувальна олія. Таким чином токсини зможуть зв'язуватися із поверхнею мікрочастинки та поглинатися нею усередині травної системи комахи, виводячись із організму без шкоди її здоров'ю.