Machen Sie im Spätsommer einen Spaziergang an einem der Strände der Insel Hawaii und Sie werden wahrscheinlich auf mandelförmige Früchte stoßen, die im Sand liegen. Bekannt als falsche Kamani-Nüsse oder tropische MandelnSie fallen aus großer, schattiger Höhe Terminalia catappa-Bäume die die vielen malerischen Ausblicke auf das Meer auf der Insel säumen.
Was dem gelegentlichen Strandbesucher jedoch vielleicht nicht klar ist, ist, dass im Fruchtfleisch dieser unscheinbaren Früchte ein Kampf ums Überleben stattfindet. Tropische Mandeln sind eines von vielen aktiven Schlachtfeldern im Krieg zwischen einem weltweiten landwirtschaftlichen Schädling, einer Schlupfwespe und einem nützlichen Virus.
Als Entomologe Ich studiere Insektenviren und möchte die komplexen Wechselwirkungen zwischen Insekten und Mikroben entschlüsseln. Die Ergebnisse könnten Forschern dabei helfen, globale Probleme der Ernährungssicherheit anzugehen.
Eine globale Schädlingsherausforderung
Im Zentrum dieses Konflikts stehen invasive Fruchtfliegen aus der Familie der Tephritidae, von denen viele dies getan haben über den Globus verteilt und Chaos anrichten Hunderte kommerzielle Obst- und Gemüsesorten.
Auf Hawaii gibt es mehrere Arten von Tephritiden-Fruchtfliegen ab dem späten 19. Jahrhundert einmarschiert. Sie haben verursacht große wirtschaftliche Verluste für die Obstproduktion über die Inseln. Wissenschaftler und Obstbauern haben es unternommen enorme Anstrengungen Es ist zwar nicht gelungen, diese Fliegen seit ihrer Einführung zu bekämpfen, aber sie stellen nach wie vor ein ernstes wirtschaftliches Problem dar.
Eine zuverlässige Kontrollmethode war Sie setzen winzige Insekten, sogenannte Schlupfwespen, frei in die Wildnis, die unreife Fruchtfliegen jagen und gezielt vernichten können. Der Begriff Parasitoid beschreibt einen Organismus, der seine Entwicklung als Parasit verbringt und schließlich seinen Wirt tötet.
Parasitoide Wespen verwenden dazu einen länglichen Stachel, den sogenannten Legebohrer in Früchte bohren wo sich Fliegen entwickeln und den Körper der Fliege durchbohren, um dort ein Ei abzulegen. Wespeneier schlüpfen im Inneren des Fliegenwirts und verschlingen nach und nach die gesamte Fliege von innen nach außen.
Der Einsatz von Schlupfwespen oder anderen natürlichen Feinden durch den Menschen zur Bekämpfung von Schädlingspopulationen ist bekannt als biologische Kontrolleoder Biokontrolle. Es war so erfolgreich auf Hawaii dass mehrere Arten von Schlupfwespen wilde Populationen auf den Inseln etabliert haben. Sie haben geholfen kontinuierlich unterdrücken bis heute zahlreiche Fruchtfliegenschädlinge.
Die Freisetzung nicht heimischer Insekten zur Biokontrolle könnte unvorhergesehene negative Folgen für lokale Ökosysteme haben. Daher haben Bundesbehörden wie das US-Landwirtschaftsministerium dies getan strenge Vorschriften für neue und bestehende Biokontrollprogramme.
Der Feind meines Feindes ist mein Freund
Wie gelingt es Wespen also, die Schädlingspopulationen durch Fruchtfliegen zu reduzieren? Sobald die Wespe in einen Fliegenwirt gelegt wurde, muss sie sich ihm zuwenden Das Immunsystem der Fliegedie versuchen wird, das Ei zu ersticken, bevor es schlüpft.
Diese unwirtliche Umgebung hat Wespen dazu gezwungen, sich zu entwickeln Arsenal mikroskopisch kleiner Substanzenauch molekulare Faktoren genannt, zur Bekämpfung der Fliegenabwehr. Dazu gehört ein Cocktail aus verschiedenen Molekülen, die die Wespenmutter zum Zeitpunkt der Eiablage einbringt.
Das Ziel dieser Faktoren ist es manipulieren die physiologischen Prozesse der Fruchtfliegewie seine Entwicklung vom Ei zum erwachsenen Tier und seine Immunantwort auf eindringende Parasiten. Durch die Interaktion mit molekularen Komponenten wie Proteinen, die die physiologischen Signalwege von Insekten ausmachen, können parasitoide Wespenfaktoren die Entwicklung des Insektenwirts verzögern und die Wirtsimmunität unterdrücken, damit sich die Wespennachkommen unbeschadet vom Fliegengewebe ernähren können.
Dies ist die Entstehungsgeschichte einer unwahrscheinlichen Partnerschaft, mit der sich viele Arten von Schlupfwespen gebildet haben nützliche Viren. Viruspartikel vermehren sich während ihrer Entwicklung in den Fortpflanzungsorganen weiblicher Wespen in großen Mengen. Wespenmütter verwenden dann ihren Legebohrer wie eine Injektionsnadel, um während der Eiablage Viruspartikel in Wirtsinsekten zu injizieren.
Die Viruspartikel verwandeln sich in biologische Waffen die Zellen des Wespenwirts infizieren. Diese Infektion stört Prozesse wie die Immunantwort der Fliege. Sich entwickelnde Wespen profitieren von der Aktivität des Virus und revanchieren sich, indem sie das Virus an zukünftige Wespengenerationen weitergeben.
Nicht alle Helden tragen Umhänge
Diachasmimorpha longicaudata ist eine kleine, leuchtend orangefarbene Wespe mit einem auffallend langen Legebohrer. Die wörtliche Übersetzung von longicaudata ist im Lateinischen „long-tailed“. Aber lassen Sie sich nicht von seinem charismatischen Aussehen täuschen.
D. longicaudata ist wild in seiner Fähigkeit, sich daran zu erfreuen mehrere Arten von Fruchtfliegenschädlingenwie die Mittelmeerfruchtfliege Ceratitis capitata und die Orientalische Fruchtfliege Bactrocera dorsalis. Aufgrund der Fähigkeit von D. longicaudata, eine Vielzahl von Fruchtfliegenschädlingen zu bekämpfen, haben Schädlingsbekämpfungsspezialisten auf der ganzen Welt dies getan ließ die Wespen frei in landwirtschaftliche Ökosysteme, wo sie zuverlässig neue Populationen etablieren und für eine nachhaltige Schädlingsbekämpfung sorgen.
Wie viele Parasitoide hat sich auch D. longicaudata gebildet eine Allianz mit einem Virus bekannt als Diachasmimorpha longicaudata Entomopoxvirus oder DlEPV.
DlEPV repliziert sich in der Giftdrüse weiblicher Wespen, die dort speichert Milliarden von Viruspartikeln. Dort sind Viruspartikel so dicht gepackt, dass sie oft zum Auftreten der Giftdrüse führen schillerndes Blau.
DlEPV-Partikel sind höchst tödlich wenn es im Labor in Fliegen injiziert wird. Das Virus friert die Entwicklung der Fliege ein und vermehrt sich mit Hingabe, bis die Fliege endgültig stirbt.
Im Gegensatz dazu ist die Allianz zwischen Wespe und Virus so stark, dass Heilung von D. longicaudata-Wespen Eine ihrer residenten DlEPV-Infektionen führt dazu, dass die Wespennachkommen im Inneren der Fliegenwirte sterben.
Ein neuer potenzieller Weg nach vorne
Meine Kollegen und ich veröffentlichte eine Studie, die zeigt dass DlEPV eine entscheidende Rolle dabei spielen könnte, D. longicaudata dabei zu helfen, aus so vielen verschiedenen Fruchtfliegenschädlingen eine Mahlzeit zuzubereiten. Wir fanden einen Zusammenhang zwischen dem Überleben von D. longicaudata und der DlEPV-Letalität bei verschiedenen Wirtsarten von Fruchtfliegen.
Als wir C. capitata- und B. dorsalis-Fliegen mit DlEPV infizierten, replizierte sich das Virus erfolgreich und tötete große Mengen an Fliegenwirten. Allerdings konnte sich DlEPV nicht in der Melonenfliege Zeugodacus cucurbitae vermehren, einer Fliegenart, die D. longicaudata-Wespen nicht als Wirt verwenden können.
Diese Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf die Wirkung von Viren auf Rivalitäten zwischen Wirt und Parasit. Das Vorhandensein dieser Viren könnte Einfluss darauf haben, wie nützlich Schlupfwespen bei der Bekämpfung von Fruchtfliegenschädlingen sind. Im Fall von D. longicaudata könnte das damit verbundene Virus für die jahrzehntelange Infektion verantwortlich sein zuverlässige Hilfe Diese Wespe hat zu Programmen zur biologischen Bekämpfung von Fruchtfliegen auf der ganzen Welt beigetragen.
Diese Arbeit hat auch etwas Neues enthüllt potenzielles Werkzeug im Kampf gegen Fruchtfliegenschädlinge. DlEPV ist mittlerweile als tödlicher Feind für mehrere der zerstörerischsten Schädlingsarten der Welt bekannt. Wenn Forscher auf molekularer Ebene genau bestimmen können, wie DlEPV Fliegenwirte ausnutzt, könnten sie eines Tages dieselben Strategien, die dieses Virus verwendet, in neue Methoden zur Schädlingsbekämpfung bei Fruchtfliegen integrieren.
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