Ученые ускорили развитие личинок комаров, заразив их бактериями

Контроль размножения и распространения комаров Aedes aegypti — переносчиков возбудителей лихорадок денге, чикунгунья и Зика, а также желтой лихорадки — одна из актуальных задач медицины. Старые методы — инсектициды и ларвициды — теряют эффективность из-за развития резистентности. Более современные способы (метод стерильных насекомых (SIT), метод несовместимых насекомых (IIT) с использованием самцов комаров, инфицированных бактериями из рода Wolbachia, а также создание генномодифицированных комаров) нуждаются в очень большом количестве самцов: 5–10 стерильных самцов на одного дикого. Поэтому ученые ищут способы, позволяющие ускорить процесс получения сотен тысяч и миллионов самцов с заданными свойствами.

Ученые из Великобритании и Нидерландов предлагают использовать для этих целей бактерии-симбионты, встречающиеся у многих насекомых. Тем же Ae. aegypti бактерии-симбионты необходимы для завершения развития, так как у стерильных насекомых не происходит окукливания. Ученые предположили, что значимую роль в этом процессе играют бактерии из семейства Acetobacteraceae рода Asaia. Эти же микроорганизмы можно использовать для паратрансгенеза — влияния на организм насекомого путем модификации его симбионтов.

В экспериментах использовали лабораторных комаров Ae. aegypti, штамм KPP Thailand. Исследователей интересовало видоспецифическое воздействие на развитие личинок и выживаемость взрослых особей трех видов бактерий рода Asaia: A. krungthepensis изолят 1A, A. siamensis изолят 30 (из диких Ae. aegypti Бразилии) и A. bogorensis изолят wt (из выращенных в лаборатории Anopheles stephensi, Италия). Бактерии добавляли в воду (инокуляция), где развивались личинки комаров.

В ходе исследования подтвердилось, что стерилизация поверхности яиц комаров оказывает негативный эффект на развитие личинок (окукливается только 5,6% личинок, что в 10 раз меньше, чем у личинок, полученных традиционным способом — 55,4%). Даже последующая инокуляция не восстанавливала развитие личинок полностью.

Бактерии Asaia вносили в воду с личинками, выращенными традиционным способом, что влияло на скорость их развития. При этом два из трех видов Asaia spp. (A. krungthepensis и A. siamensis) действовали как мутуалисты, ускоряя развитие личинок; наиболее выраженный эффект был у A. krungthepensis. Напротив, бактерия A. bogorensis увеличивала время развития личинок.

Исследователи обнаружили, что бактерии Asaia spp., которые в норме не являются частью микробиоты Ae. aegypti, проигрывают конкурентную борьбу доминирующим родам бактерий из кишечного микробиома личинок — Pseudomonas и Klebsiella. Тем не менее, несмотря на низкую конкурентоспособность, даже кратковременное воздействие (в течение 24 часов) всех трех видов Asaia влияло на численность бактерий Sphingobacterium и Sphingomonas из микробиома личинок и на развитие самих личинок. Бактерии Asaia влияют и на доминирующие бактерии рода Pseudomonas (уменьшают численность) и Klebsiella (увеличивают численность), хоть и в меньшей степени. Это эффект ценен тем, что, по данным ранее проведенных исследований, при взаимодействии бактерий и двукрылых Klebsiella ускоряет развитие комаров, а Pseudomonas — тормозит.

Ученые пришли к выводу, что добавление в воду, где выращивают личинки комара, бактерий из рода Asaia, ускоряет развитие личинок. Причем эффект видоспецифический, и сильнее всего на рост личинок влияют бактерии A. krungthepensis. Бактерии Asaia взаимодействуют с вертикально передаваемым микробиомом личинок и влияют на их кишечный микробиом. Это влияние может давать как положительный (и даже синергический), так и негативный эффект. Результаты исследования позволяют улучшить методы разведения стерильных самцов Ae. aegypti для SIT или других способов контроля переносчиков инфекций.

Генно-модифицированная микробиота кожи действует как репеллент от комаров