Несмотря на свои скромные размеры — всего около дюйма в длину, — шмели играют колоссальную роль в европейском сельском хозяйстве, включая Францию, где продовольственная система напрямую зависит от опылителей. Однако, как выясняется, эти жизненно важные существа всё чаще сталкиваются с двойной угрозой: с одной стороны, это пестициды, с другой — нарастающие экологические риски. В частности, сульфоксафлор — пестицид нового поколения, внедрённый в 2013 году для борьбы с сокососущими вредителями (например, тлёй) на таких культурах, как соевые бобы и кукуруза, — будучи эффективным против вредителей, одновременно оказывается токсичным для пчёл. Современные научные работы сосредоточены на том, как минимальные дозы этого вещества способны влиять на воспроизводство пчёл на молекулярном уровне.
Исследователи из Технологического института Джорджии, при финансовой поддержке Министерства сельского хозяйства США, обнаружили неопровержимые доказательства того, что сульфоксафлор изменяет не только активность генов, но и репродуктивную функцию шмелей. В ходе эксперимента рабочие особи подвергались воздействию низких концентраций пестицида, после чего учёные проанализировали изменения в экспрессии генов. Наиболее значительные трансформации были зафиксированы в тканях яичников, что указывает на прямое вмешательство пестицида в репродуктивные процессы. Как следствие, такие генетические сдвиги могут сократить количество производимого потомства, что в долгосрочной перспективе ведёт к сокращению популяции пчёл.
Распространённые пестициды изменяют активность генов пчёл
Для точной оценки этих эффектов команда учёных заморозила ткани пчёл и провела анализ их РНК, чтобы измерить, как именно изменилась активность генов после контакта с химикатом. Параллельно были использованы вычислительные модели, позволившие модифицировать биологические системы, наиболее подверженные воздействию вещества. «Что делает это исследование захватывающим, так это то, что оно связывает молекулярные изменения в экспрессии генов с реальными последствиями для отдельных пчёл и их семей», — отметил Майкл Гудисман, профессор Школы биологических наук. «Такой тип связи встречается редко и даёт нам гораздо более чёткое представление о том, как пестициды действуют на пчёл».
Полученные результаты высвечивают фундаментальную дилемму современного сельского хозяйства: как защитить посевы от разрушительных вредителей, не нанося вреда насекомым, от которых напрямую зависит производство продуктов питания. «Нам нужны пестициды для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, но они также могут нанести вред нецелевым насекомым, таким как шмели», — пояснила Сара Орр, которая руководила исследованием в качестве постдокторанта в Технологическом институте Джорджии, а сейчас работает доцентом в Университете Тампы. «Как учёный, моя цель — найти практические решения, которые помогут бороться с вредителями, а также защитить бактерии и пищевые системы, которые от них зависят». Она подчеркнула, что поддержание здоровой популяции пчёл — ключевой фактор успешного опыления: «Для получения опыления нам нужно много пчёл. Если они не будут производить достаточно потомства, опыление снизится».
Пестициды, однако, — лишь одна из многих проблем, с которыми сталкиваются шмели. Повышение глобальных температур и всё более частые волны тепла создают дополнительный стресс для популяций опылителей. Понимая, как химические вещества, подобные сульфоксафлору, воздействуют на биологию пчёл, исследователи надеются разработать такие методы ведения сельского хозяйства, которые позволят защищать посевы, одновременно сохраняя опылителей, от которых зависят многие продовольственные системы.