Metoda, kterou sibiřští vědci navrhli rozlišit samice a samce larev motýlů neboli Lepidoptera, by mohla být užitečná pro hubení škůdců, jako je můra cikánská, a v budoucnu by mohla osvětlit mechanismy přenosu některých virových infekcí. Článek o tom vyšel v Journal of Insect Physiology .
Obrázek: larva cikánského můry. Zdroj: Irina Belousova
Proč je nutné určovat pohlaví hmyzu? Například regulovat počet škůdců, zejména můry jíkovité, nepřítele lesů po celém světě. Počet tohoto hmyzu závisí na poměru pohlaví: pokud se narodí mnoho samic, lze za dva až tři roky očekávat propuknutí reprodukce. Proto by bylo hezké mít lék, který nejen potlačí populaci, ale také sníží procento samic. U všech zvířat se jedinci samice a samce fyziologicky liší, hmyz není výjimkou, takže takové selektivní ovlivnění je možné,“ vysvětluje spoluautorka studie, vědecká pracovnice Ústavu systematiky a ekologie živočichů SB RAS, kandidátka biologických věd Irina Anatoljevna Bělousovová.
Jak víte, hmyz zvláště škodí rostlinám, když jsou larvami – právě proti nim je namířena většina vyvíjených léků. Zde však nastává potíž: pokud je v dospělém stavu, který se u motýlů nazývá imago, poměrně snadné určit pohlaví, pak larvy Lepidoptera mají podobné morfologické rysy a nelze je rozlišit okem. Sibiřští biologové vyvinuli metodu pro určení pohlaví larev podle množství genu obsaženého v jejich pohlavních chromozomech.
Systém pohlavních chromozomů u hmyzu je opačný než u člověka: jestliže u lidí dva chromozomy X znamenají samici a X a Y jsou samci, pak u Lepidoptera jsou jedinci se dvěma chromozomy Z samci a Z a W jsou samice. Vědci používají PCR, aby se podívali na množství kettinového genu obsaženého v chromozomu Z ve vzorku. Pokud jde o zbývající chromozomy, ukazuje se, že muži mají dvakrát více tohoto genu než ženy.
„Metoda PCR se nyní používá ve všech laboratořích, analýza se provádí jednoduše a rychle. Naše metoda je navíc univerzální,“ říká Irina Belousovová. – Obvykle je pohlaví určeno výrazným genem chromozomu W, ale obsahuje mnoho transponovatelných prvků a repetic, to znamená, že se u různých druhů vždy liší. Chromozom Z je konzervativní, takže jeho geny jsou univerzální pro všechny Lepidoptera. V tomto případě může být jako marker vybrán jakýkoli gen specifický pro chromozom Z,“ říká Irina Belousovová.
Vědci provedli dvě studie, aby potvrdili platnost metody. Za prvé, Federální výzkumné centrum „Institut pro cytologii a genetiku SB RAS“ použilo počítačové modelování k analýze všech genomů a transkriptomů, které byly v současné době sekvenovány pro 56 druhů Lepidoptera (informace byly převzaty z databáze amerického Národního centra pro biotechnologické informace) . Poté byla v Ústavu věd a biologických věd SB RAS metoda testována in vitro na třech druzích – zavíječi, zavíječi voskovém a zavíječi zelném.
Vědci potřebovali jednoduchou a univerzální metodu pro určení pohlaví larev Lepidoptera ne samostatně, ale k vyřešení problémů většího rozsahu. Laboratoř fyziologie životního prostředí Ústavu ekologie a přírodních věd SB RAS, kde Irina Belousova působí, se zabývá studiem vertikálního přenosu latentních virových infekcí na zavíječi, tedy šíření viru z generace na generaci. Abyste věděli, jak se infekce přenáší z rodičů na potomky, musíte být schopni určit její pohlaví v jakékoli fázi vývoje jedince.
„Můra cikánská má ve své populaci latentní virus. Zajímá nás za prvé v souvislosti se stejným vývojem nových metod hubení škůdců. Lék, který by mohl způsobit onemocnění, bude ekologicky bezpečný: virus postihuje pouze tento druh hmyzu a snižuje počet škůdců pouze na hodnotu pozadí, aniž by ho úplně zničil, říká Irina Belousovová. „Zadruhé chceme porozumět mechanismům vertikálního přenosu. Latentních forem virových infekcí na světě není mnoho, u lidí mezi ně patří tak nebezpečná onemocnění, jako je herpes a HIV. Vzhledem k tomu, že všechny viry mají společné trendy v evolučním vývoji, mohou být data o infekci, kterou studujeme, v budoucnu cenná pro virologii obecně.“
Práce je podporována grantem Ruské vědecké nadace č. 17-76-10029.
