The insecticidal potential of Bacillus cereus group strains from insect-dense regions of the United Kingdom
تُظهر هذه الدراسة أن تسلسل الجينوم الكامل لسلالات مجموعة *Bacillus cereus* المعزولة من بيئات غنية بالحشرات في المملكة المتحدة يكشف عن سموم "Cry" متنوعة مبيدة للحشرات ونسبة عالية من عناقيد الجينات الاصطناعية الجديدة، مما يسلط الضوء على إمكانات أخذ العينات البيئية المستهدفة لاكتشاف مرشحات جديدة للمبيدات الحيوية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
لطالما اعتمد المزارعون على حليف طبيعي لحماية محاصيلهم: بكتيريا تعيش في التربة وتنتج بروتينات سامة للحشرات لكنها غير ضارة بالبشر. هذا المحارب المجهري، المعروف باسم "باسيلوس ثورينجينسيس" (Bacillus thuringiensis)، تم رشه في الحقول وهندسته داخل البذور لعقود، ليعمل كأهم مبيد بيولوجي في العالم. ومع ذلك، تماماً كما تطور الحشرات للبقاء على قيد الحياة ضد الرشات الكيميائية، فإنها تتعلم الآن مقاومة هذه الدفاعات الطبيعية. ومع تكيف الآفات، أصبحت الأدوات القديمة أقل فعالية، مما خلق حاجة ملحة لإيجاد مصادر جديدة للقوة القاتلة للحشرات. يتجه العلماء الآن للعودة إلى الطبيعة، بحثاً عن سلالات جديدة من البكتيريا في البرية قد تحمل مفاتيح الجيل القادم من حماية المحاصيل.
في دراسة حديثة، وضع الباحثون هدفاً لاستكشاف هذه الإمكانات من خلال البحث في الأماكن التي تعيش فيها الحشرات بأعداد كبيرة. سافروا إلى ثلاثة مواقع محددة عبر المملكة المتحدة، بما في ذلك غابة ذات إصابات كثيفة بالخنافس، ومحطة أبحاث زراعية، وأراضي مروج ساحلية تعج بيرقات العث. ومن التربة، والأوراق، وحتى أجسام الحشرات الميتة التي عُثر عليها في هذه المواقع، جمع الفريق ثلاث عشرة سلالة جديدة من مجموعة "باسيلوس سيريس" (Bacillus cereus)، وهي عائلة البكتيريا التي تضم مقاتل الآفات الشهير. وباستخدام التسلسل الجيني المتقدم، رسموا الخريطة الكاملة للرمز الوراثي لكل سلالة لمعرفة الأسلحة التي تحملها. كان الهدف هو تحديد ما إذا كانت هذه البكتيريا البرية تمتلك نفس الجينات القاتلة للحشرات الموجودة في الأصناف التجارية، أم أنها تحمل شيئاً جديداً تماماً.
كشف التحقيق عن تنوع غني للبكتيريا، وهو تنوع أكبر بككثير من مجرد نوع واحد من مقاتلي الآفات. كانت السلالات الثلاث عشرة تنتمي إلى عائلات جينية مختلفة وتحمل مجموعات متميزة من التعليمات. وُجد أن خمس من هذه السلالات تمتلك الجينات المحددة التي تنتج البروتينات البلورية، وهي السموم ذاتها التي تجعل "باسيلوس ثورينجينسيس" فعالاً ضد الحشرات. لم تكن هذه الجينات عشوائية؛ بل ظهر أنها تتوافق مع مجموعات الحشرات المحلية. فعلى سبيل المثال، السلالات التي وُجدت في المناطق الساحلية، حيث تكثر عث الشتاء، حملت جينات معروفة باستهداف الحشرات الشبيهة بالعث. أما السلالات من الغابة، حيث كانت الخنافس شائعة، فقد حملت مزيجاً أوسع من السموم، بما في ذلك تلك الفعالة ضد الخنافس. يشير هذا إلى أن البكتيريا مضبوطة طبيعياً لتناسب الآفات المحددة في بيئتها المباشرة، حيث تطورت لمحاربة التهديدات المحلية.
وبعيداً عن السموم المعروفة، بحث الباحثون عن شيء أكثر استعصاءً: المخططات الجينية للمستقلبات الثانوية. هذه مركبات كيميائية معقدة تنتجها البكتبيريا لتساعدها على البقاء والمنافسة، وغالباً ما تعمل كمضادات حيوية أو سموم إضافية. قام الفريق بمسح الجينومات بحثاً عن عناقيد الجينات المسؤولة عن صنع هذه المواد. ووجدوا ما مجموعه 274 عنقوداً جينياً عبر السلالات الثلاث عشرة. وما كان مذهلاً حقاً هو أن الغالبية العظمى من هذه العناقيد — أكثر من 60 بالمائة — لم تتطابق مع أي مصنع كيميائي معروف في قاعدة البيانات العلمية. كانت جديدة تماماً. وهذا يشير إلى أن هذه البكتيريا البرية قادرة على إنتاج مجموعة واسعة من المواد الكيميائية الفريدة التي لم يرها العلماء من قبل، مما يوفر مستودعاً هائلاً وغير مستغل من المبيدات الحشرية المحتملة الجديدة.
جاء أحد أكثر النتائج إثارة للاهتمام من سلالة عُزلت من يرقات عث ميتة. فخلافاً للأخرى، لم تحمل هذه البكتيريا جينات البروتين البلوري القياسية. بدلاً من ذلك، كانت محملة بعناقيد الجينات الجديدة المذكورة آنفاً. وهذا يثير احتمالاً رائعاً: قد لا يكون الحشر قد قُتل بواسطة البروتينات البلورية المألوفة، بل بواسطة أحد هذه الأسلحة الكيميائية المجهولة. إذا كان هذا صحيحاً، فهذا يعني أن "المحتالين" في عالم البكتيريا — السلالات التي لا تنتج السموم الشائعة ولكنها ربما تعتمد على هجمات كيميائية أخرى أكثر قوة — يمكن أن يكونوا بضراوة السلالات المعروفة القاتلة للآفات.
قارنت الدراسة أيضاً بين هذه السلالات البرية الجديدة والبكتيريا التجارية المستخدمة حالياً من قبل المزارعين. كانت العديد من السلالات الجديدة متطابقة جينياً تقريباً مع الأصناف التجارية، مما يشير إلى أن سلالات قتل الحشرات القوية الموجودة في الطبيعة هي نفسها التي تم استزراعها للزراعة. ومع ذلك، فإن اكتشاف العناقيد الجينية الفريدة في السلالات الأخرى يشير إلى أن الطبيعة لا تزال تخفي أسراراً لم تستغلها الزراعة التجارية بعد. وبينما يحذر الباحثون من أن هناك حاجة لمزيد من العمل لتأكيد ماهية هذه المواد الكيميائية الجديدة ومدى أمان استخدامها، فإن النتائج تقدم مساراً واضحاً للمضي قدماً. فمن خلال البحث في الأماكن الصحيحة — وتحديداً في البيئات التي تزدهر فيها الحشرات — يمكن للعلماء العثور على بكتيريا لا تخوض نفس المعارك التي تخوضها محاصيلنا فحسب، بل هي أيضاً مسلحة بأسلحة لم نكتشفها بعد.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.