В области, где доминируют исследования бактериальных симбионтов, ученые из Израильской организации сельскохозяйственных исследований (Agricultural Research Organization, ARO) открывают новые горизонты, сосредоточившись на вирусах. В частности, на тех, которые находятся в клетках полезных насекомых, таких как Anagyrus vladimiri – оса, широко используемая для борьбы с мучнистыми червецами по всему миру. В своем недавнем исследовании, опубликованном в журнале Annals of the Entomological Society of America, Иегуда Израэли, доктор философии Эйнат Зхори-Фейн и их команда в сотрудничестве с коллегами Хайфского университета обнаружили в яичниках самок ос двухцепочечный РНК-вирус – реовирус Anagyrus vladimiri (AnvRV). Вирус не наносил вреда хозяину, что побудило к более глубокому исследованию.
На данный момент команда ARO изучала, влияет ли AnvRV на репродуктивное поведение или помогает ли осам подавлять иммунную систему своей добычи – надоедливого мучнистого червеца. Эксперты поставили себе цель изолировать эффекты AnvRV. Работа может иметь важные последствия для совершенствования стратегий биологического контроля и расширения знаний о симбиотических вирусах у насекомых. Хотя это направление исследований технически сложно и часто игнорируется, оно может изменить представление о вирусах не только как о патогенах, но и как о потенциальных партнерах в устойчивом сельском хозяйстве.
Чтобы изолировать эффекты вируса, команда создала две генетически сходные линии ос: естественно вирус-отрицательную полевую линию (Field-RV−) и производную вирус-инфицированную линию (Field-RV+). Вирус был введен в линию Field-RV− через серию сложных скрещиваний с третьей, донорской линией ос, происходящей из коммерческого объекта по разведению насекомых. Все осы были выращены в контролируемых лабораторных условиях на цитрусовых мучнистых червецах. Исследователи сравнили вирус-положительных и вирус-отрицательных ос по времени развития, продолжительности жизни, размножению и соотношению полов потомства. Они также изучали поведенческие и иммунные черты, такие как суперпаразитизм и реакция хозяина на инкапсуляцию. Статистический анализ, включая t-тесты и модели выживания, помог определить, можно ли отнести различия между группами к наличию AnvRV.
Чтобы изучить механизмы распространения вируса, исследователи протестировали как вертикальную передачу (от родителя к потомству), так и горизонтальную (между особями через хозяев или спаривание). Для обнаружения вируса у отдельных ос команда использовала метод ПЦР с обратной транскрипцией, а также скрещивала и отслеживала различные комбинации вирус-положительных и вирус-отрицательных ос для выявления передачи вируса.
Исследование показало, что осы Anagyrus vladimiri, инфицированные недавно обнаруженным вирусом AnvRV, демонстрируют неожиданное преимущество: их яйца значительно чаще вылупляются внутри мучнистых червецов. Это преимущество, по-видимому, обусловлено способностью вируса подавлять иммунный ответ насекомого-хозяина, снижая вероятность инкапсуляции яиц — защитного механизма, который обычно убивает яйца ос. Хотя это не привело к увеличению общего количества потомства в лабораторных условиях, устойчивое повышение выживаемости яиц позволяет предположить, что вирус может повышать успешность паразитирования ос, особенно в конкурентной среде, где суперпаразитизм позволяет вирусу горизонтально распространяться между развивающимися личинками.
Результаты имеют важное значение для биологического контроля. AnvRV уже широко распространен в лабораторных колониях ос и обнаружен в диких популяциях на нескольких континентах, что указывает на его возможное естественное и стабильное происхождение в экологии A. vladimiri. Возможность избирательного заражения безвирусных ос AnvRV открывает новые возможности для ученых и организаций, занимающихся разведением насекомых, для изучения того, как унаследованные вирусы могут повышать эффективность полезных насекомых. Если дальнейшие исследования покажут, что вирус также повышает успешность паразитирования в полевых условиях, это может стать низкорисковым, естественным, интегрированным способом укрепления устойчивых мер борьбы с вредителями.
Немногие исследователи изучают вирусы, связанные с насекомыми, из-за технических и биологических сложностей, которые делают эту работу исключительно сложной. В отличие от бактерий, которые можно легко идентифицировать и манипулировать ими с помощью хорошо зарекомендовавших себя молекулярных инструментов и антибиотиков, вирусы часто невозможно классифицировать стандартными генетическими методами. Вирусы делятся на две большие группы: РНК- и ДНК-вирусы. ДНК-вирусы обычно крупнее и с ними проще работать в лаборатории. А этот конкретный вирус, с которым работают ученые, - РНК-вирус, о котором в литературе известно еще меньше.
Несмотря на эти трудности Иегуда Израэли успешно перенес вирус от одной осы к другой, что позволило команде сравнить линии ос с вирусом и без него, сохранив при этом тот же генетический фон.
Исследователи отмечают, что если им удастся подтвердить, что вирус действительно приносит пользу паразитоидной осе, важно изучить, может ли этот вирус или другие непатогенные вирусы передаваться другим полезным насекомым. Однако механизм, посредством которого вирус помогает осе преодолеть иммунную систему мучнистого червеца, до сих пор полностью неизвестен. Также неясно, передается ли вирус непосредственно хозяину или только через яйца осы, что оставляет невыясненными точный механизм действия и пути передачи. Таким образом, предстоит еще ответить на множество вопросов.
Чтобы исследовать взаимосвязь между Anagyrus vladimiri и его недавно обнаруженным вирусом AnvRV, исследователи изучили вирусные базы данных на предмет наличия родственных AnvRV вирусов в надсемействе Chalcidoidea. Они обнаружили очень мало близких совпадений, что указывает на высокоспецифичный и потенциально уникальный симбиоз вируса с его хозяином – осой. Это открытие, которое будет опубликовано в следующей статье, ещё раз подтверждает предположение об отсутствии опасений, что вирус может «выйти из-под контроля» и заразить другие организмы.
Эксперты отмечают, что, хотя вирусы, подобные бакуловирусам, уже используются в качестве агентов биологической борьбы, изучаемый ими вирус принципиально отличается. Это не самостоятельный агент биологической борьбы, а скорее симбиотическая часть самой осы. Подобно полиднавирусам, обнаруженным у других паразитоидных ос, этот вирус высокоспецифичен, непатогенен и нелегко распространяется или приобретается - он функционирует как неотъемлемая часть биологии осы, а не применяется самостоятельно в полевых условиях.
Источник и фото: Annals of the Entomological Society of America, doi.org/10.1093/aesa/saaf017
