Ученые из Университета Рутгерса выявили природные репелленты против опасного инвазивного вредителя голубики после многолетних исследований. Открытие было сделано случайно, когда обычные плодовые мушки проникли в лабораторные контейнеры исследователей. Эта счастливая случайность способна изменить подход к защите ягодных культур.
Исследование проводилось на базе Центра исследований черники и клюквы имени Филипа Э. Маруччи при Университете Рутгерса. Основной целью работы была защита коммерческих плантаций высокорослой садовой голубики от азиатской ягодной пятнистокрылой дрозофилы (Drosophila suzukii). Этот инвазивный вредитель наносит огромный ущерб урожаю ягоды, прорезая оболочку созревающих плодов и откладывая туда яйца.
«В детстве я думала, что наука — это именно то, что происходит: ты случайно натыкаешься на что-то и восклицаешь: „Эврика!“», — поделилась Бет Фергюсон, научный сотрудник постдокторантуры в Центре исследований голубики и клюквы имени Филипа Э. Маруччи при Университете Рутгерса. Она выступает ведущим автором исследования, опубликованного в научном журнале Applied and Environmental Microbiology. «Конечно, такое случается нечасто, поэтому я называю это исключительно удачным совпадением», добавила исследователь.
Каждое лето Бет Фергюсон и ее коллеги проводят комплексные исследования инвазивного вида плодовых мушек — пятнистокрылой дрозофилы. Этот опасный вредитель, впервые обнаруженный в штате Нью-Джерси в 2011 году, сегодня представляет собой одну из самых серьезных угроз для коммерческого выращивания фруктов и ягод, особенно мягкомякотных культур, таких как садовая голубика.
В отличие от других распространенных мух рода Drosophila, которые откладывают свои яйца исключительно на гниющие плоды и питаются ими, пятнистокрылая дрозофила способна проникать внутрь абсолютно неповрежденных, созревающих ягод. Для этого самка использует специальный пилообразный яйцеклад. Вылупляющиеся из яиц личинки быстро разрушают нежную мякоть плода изнутри, делая урожай непригодным для продажи.
В результате порчи продукции производители несут значительные убытки. В 2025 году фермеры Нью-Джерси произвели 47,5 миллионов фунтов (21,5 миллионов килограммов) голубики, рыночная стоимость которой превысила 94 миллиона долларов. Штат неизменно входит в число ведущих производителей этой ягоды в стране, а сама голубика официально признана основной сельскохозяйственной культурой Нью-Джерси.
Однако аграрии вынуждены тратить огромные средства на химические инсектициды, которые далеко не всегда обеспечивают стопроцентный контроль над вредителем, но при этом могут наносить вред нецелевым организмам и экологии.
Запах уксуса выдает скрытое соперничество
В своей лаборатории Бет Фергюсон и ее коллеги разводят колонии пятнистокрылых дрозофил, чтобы тестировать новые, экологичные нехимические методы борьбы с ними. Практически каждое лето с выращиваемыми популяциями происходило нечто любопытное: в лабораторные контейнеры, расположенные неподалеку от кухни исследовательского центра, тайно проникала обыкновенная плодовая муха (Drosophila melanogaster). Это неожиданное соседство неизменно приводило к массовой гибели пятнистокрылых мух.
По словам Фергюсон, в таких контейнерах содержатся тысячи насекомых, поэтому даже опытный исследователь не способен различить эти два вида мух невооруженным глазом. Однако колонии вредителей обладают совершенно разным запахом. Когда количество обыкновенных плодовых мушек начинало превышать численность пятнистокрылых особей, аромат в помещении менялся самым кардинальным образом.
«Мы замечали резкую смену запаха: от характерного аромата пятнистокрылых дрозофил — отдаленно напоминающего кукурузную муку — до очень сильного, резкого запаха уксусной гнили, который является визитной карточкой мухи Melanogaster», — рассказала Фергюсон.
В дикой природе эти два вида мух обычно успешно избегают прямой конкуренции. Но случайное размещение лабораторного вольера рядом с кухней, где обыкновенные мушки Melanogaster активно питались гниющими остатками фруктов, спровоцировало и подпитало их скрытое биологическое соперничество
Бет Фергюсон заметила, что по мере усиления запаха уксуса на источнике пищи мух образовывался странный пленочный налет. Подобно собакам, метящим свою территорию, обыкновенные плодовые мушки маркируют места для питания и откладки яиц, оставляя специфические фекальные следы и кишечные грибы. Фергюсон взяла мазок с этой пленки и совместно со своим коллегой Джеймсом Полашоком из Министерства сельского хозяйства США (USDA) успешно определила вид дрожжей — им оказался микроорганизм Pichia occidentalis.
Затем она и руководитель лаборатории Сезар Родригес-Саона связались с Дженнифер С. Сан, доцентом кафедры биохимии и микробиологии в Университете Рутгерса в Нью-Брансуике, которая также стала соавтором научной статьи.
Дженнифер Сан и студентка-исследовательница Тиа Харт провели серию лабораторных тестов, чтобы экспериментально подтвердить неприязнь пятнистокрылой дрозофилы к грибам, оставляемым мухой Melanogaster, и выяснить, как воздействие этих дрожжей влияет на выбор мест для размножения. «Наш первый вопрос заключался в том, действительно ли это вещество отталкивает пятнистокрылую муху. Ответ был получен очень быстро», — поделилась Сан.
Результаты исследований оказались поразительными: обнаруженные дрожжи вызывали стойкое отторжение у пятнистокрылых дрозофил, оставаясь при этом невероятно привлекательными для обыкновенных мушек Melanogaster. Более того, инвазивные вредители откладывали в разы меньше яиц на те участки голубики, которые контактировали с этими дрожжами.
Полевые испытания продолжаются, а уроки уже извлечены
Для окончательной оценки того, как выявленное в лаборатории природное соединение поведет себя в естественной среде, потребуются дополнительные масштабные исследования. Бет Фергюсон отметила, что весь путь от случайного научного открытия до получения официального разрешения от регулирующих органов на коммерческое использование репеллента может занять несколько лет.
Но даже сейчас этот момент неожиданного озарения уже приносит свои важные академические плоды.
«Я использую этот случай как наглядную модель для своих студентов. Объясняю им, что если эксперимент дает неожиданные результаты, не нужно сразу предполагать, будто они совершили ошибку. Вместо этого стоит задаться вопросом, почему так произошло, и нет ли здесь скрытого явления, которое заслуживает глубокого изучения. Когда в экспериментах строго соблюдается научный подход, итогом может стать невероятно плодотворный и полезный для сельского хозяйства проект», — подчеркнула Дженнифер Сан.
Источник: Rutgers University. Автор: Грег Бруно.
Автор фото: Кейсуке Фергюсон — профессиональный пилот гражданской авиации (командир экипажа бизнес-джетов Gulfstream), а также фотограф и муж главной героини исследования, Бет Фергюсон.