Международная группа учёных пришла к выводу, что изменения магнитного поля способны заметно влиять на поведение насекомых. Воздействие на магниторецепцию может сбивать направление миграций и нарушать цикл размножения. В перспективе это открывает возможность бороться с опасными вредителями — от термитов до саранчи.
На этом фоне президент США Дональд Трамп поручил профильным министерствам и ведомствам снизить популяцию вашингтонских комаров на 90% и определить наиболее эффективные технологии для этого. Эксперты не исключают, что «магнитный компас» насекомых когда-нибудь поможет и в таких программах. Однако вмешательство в механизм магнитной ориентации может привести к непредсказуемым экологическим последствиям.
Что показали эксперименты
Группа китайских учёных с участием специалистов Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН исследовала, как изменения магнитного поля влияют на поведение бурых цикадок — опасных вредителей, повреждающих посевы риса в разных странах. Анализ показал, что магнитное поле сильнее всего воздействует на работу гена Cry1. Этот ген участвует в регуляции сроков миграции и размножения насекомых. При снижении магнитного поля почти до нулевого уровня у цикадок наблюдались выраженные нарушения метаболизма.
«Нокдаун Cry1 нарушил суточный ритм вылупления. <…> В совокупности естественные колебания геомагнитного поля и воздействие почти нулевого магнитного поля могут вызывать качественно различные состояния магнитобиологического ответа», — говорится в научной статье исследователей.
Дополнительно можно пояснить, что Cry1 относится к семейству криптохромов — светозависимых белков. У многих организмов они участвуют в циркадных ритмах, а у ряда животных и насекомых рассматриваются как ключевой элемент магниторецепции. Согласно популярной гипотезе «радикальной пары», свет запускает в криптохроме электронные процессы, чувствительные к магнитному полю. В результате магнитный сигнал может влиять на активность белка, а значит — на поведение и физиологию насекомого. Именно поэтому свет и магнитное поле в таких экспериментах часто рассматриваются в связке.
Как насекомые чувствуют магнитное поле
Биологи поясняют, что магниторецепция развита у многих отрядов насекомых: комаров, пчёл, муравьёв, термитов, жуков, бабочек и саранчи. На магнитное поле реагируют особые белки, образование которых зависит от света. Поэтому, меняя характеристики поля, потенциально можно влиять на поведение насекомых.
— Благодаря особым белкам насекомые ориентируются в пространстве и определяют время суток. Если изменить магнитное поле или нарушить его восприятие, у них сбивается внутренний компас. Они не понимают, куда лететь, где искать пищу, вылупляться из яйца или спариваться, — сказал специалист.
При этом разные виды насекомых могут реагировать на магнитное воздействие по-разному. Поэтому при недостаточно точных параметрах воздействия существует риск навредить полезным видам, например пчёлам. Это одна из главных проблем будущих технологий: нужно не просто «отключить компас» у вредителя, а сделать это избирательно.
Потенциал для сельского хозяйства
Такие методы можно использовать против вредителей. Сейчас эти технологии активно развиваются. Магнитное воздействие способно сбивать миграцию рисовых цикадок или саранчи: насекомые могут погибать от голода, у них нарушается цикл развития, повышается смертность личинок. Если ослабленную популяцию затем обрабатывать препаратами, это может повысить эффективность борьбы, снизить необходимую дозу инсектицидов и уменьшить нагрузку на окружающую среду.
Магнитным воздействием потенциально можно дезориентировать и переносчиков заболеваний — например, комаров или назойливых мошек. Это затруднило бы им поиск теплокровных животных и человека. Однако для каждого вида вредителей необходимы свои параметры воздействия. Пока такие подходы остаются на стадии лабораторных исследований и далеки от практического применения, подчёркивает специалист.
Политический и регуляторный контекст
Необходимость борьбы с вредными и инвазивными насекомыми возникает в разных странах. Так, президент США Дональд Трамп поручил Агентству по охране окружающей среды (EPA) и другим федеральным ведомствам к 2028 году сократить численность инвазивных видов комаров в Вашингтоне как минимум на 90%. EPA также предписано в оперативном порядке «регистрировать новые методы или средства борьбы с клещами» при условии, что они будут признаны «безопасными и эффективными».
Этот пример показывает, что запрос на новые технологии очень высок. Однако магнитные методы в обозримой перспективе скорее могут стать дополнением к существующим подходам — ларвицидам, взрослым инсектицидам, ловушкам, стерилизации насекомых, технологии Wolbachia и генетическим методам, — а не их быстрой заменой.
Риски и экспертные оценки
Воздействие на гены насекомых, отвечающие за восприятие магнитного поля, может привести к глобальным и необратимым последствиям — технические возможности влиять на гены уже существуют. В основном это химические вещества, например ферменты, способные воздействовать на определённые участки ДНК. Если, к примеру, обработать таким образом саранчу и отключить ген, отвечающий за ориентацию по магнитному полю, она потеряет способность ориентироваться, но продолжит питаться и размножаться. В результате она может уничтожить огромные площади посевов, а к чему это в итоге приведёт, мы не знаем. Поэтому перед применением подобной технологии нужно тщательно просчитывать все риски.
Главное значение исследования заключается в том, что оно даёт аграриям новую потенциальную мишень для борьбы с вредителями. Многие из них, включая рисовую цикаду, быстро адаптируются к распространённым инсектицидам, поэтому отрасли необходимы средства с иным механизмом действия. Однако сходные гены есть и у полезных насекомых, например у пчёл. Поэтому ключевой задачей разработчиков станет избирательность воздействия: средство должно подавлять вредителей, не затрагивая опылителей.
Что предстоит выяснить
Чтобы магнитные методы стали реальным инструментом, учёным нужно решить несколько задач. Во-первых, точно определить молекулярные механизмы магниторецепции у разных видов. Во-вторых, найти видоспецифичные параметры воздействия, которые не затрагивали бы пчёл, шмелей, муравьёв и других полезных насекомых. В-третьих, провести масштабные полевые испытания и оценить отложенные экологические эффекты. Наконец, потребуется международное регулирование, чтобы такие технологии не стали инструментом неконтролируемого воздействия на экосистемы.
Более реалистичным выглядит не создание мощного магнитного поля над целыми полями, а точечное воздействие на молекулярный «компас» вредителей — например, с помощью генетических, химических или биотехнологических средств. Но и здесь сохраняется главный вопрос: как обеспечить избирательность и не навредить тем, кого мы не хотим уничтожать.
Итог: исследования магнитной ориентации насекомых действительно открывают новую страницу в защите растений и борьбе с переносчиками болезней. Однако до практического применения ещё далеко. Пока это скорее многообещающая научная гипотеза, чем готовое решение. И чем мощнее окажется будущий инструмент, тем тщательнее нужно просчитывать его последствия.
Источник: Аргументы недели