Pestizide werden häufig zur Bekämpfung von als Schädlinge wahrgenommenen Insektenarten eingesetzt und stellen eine große Herausforderung für das Überleben zahlreicher Insektenarten dar. die Vögel, die sie erbeuten, und die von ihnen befruchteten Pflanzen, unter anderem. Unter allen Pestiziden Atrazin liegt in Bezug auf das weltweit verkaufte Volumen an zweiter Stelle. Es ist bekannt, dass Atrazin viele Auswirkungen auf Tiere hat. Jedoch, Es ist nicht viel darüber bekannt, wie es die Mikroben beeinflusst, die in diesen tierischen Wirten leben.
Gemeine Wespe, Vespula vulgaris. Bildquelle:Maciej Olszewski Um herauszufinden, was mit den Darmmikroben bei Tieren passiert, die kontinuierlich oder akut Atrazin ausgesetzt sind, auf einem Niveau, das nicht hoch genug ist, um sie zu töten, die Forscher wählten eine Wespenart namens Nasonia vitripennis. Sie setzten die Wespen 300 ppb (Teile pro Milliarde) Atrazin aus, dem sind Bestäuber typischerweise in einem frisch behandelten Feld oder Bach ausgesetzt.
Sie setzten eine andere Gruppe 36 Generationen lang 30 ppb aus.
Eine dritte Gruppe, die 30 ppb Atrazin ausgesetzt war, wurde von der 26. bis zur 35. Generation auf eine atrazinfreie Umgebung umgestellt.
Sie sahen sich die RNA-Kopien der betroffenen Wespen an, und die resultierenden Proteine, die produziert wurden, über 36 aufeinanderfolgende Wespengenerationen.
In einem anderen Experiment die Wespen wurden in einer keimfreien Umgebung aufgezogen. In einer Untergruppe dieser Wespen, das Darmmikrobiom von Atrazin-exponierten Wespen wurde in die nicht-exponierte Gruppe transplantiert. In beiden Gruppen wurde nach Atrazintoleranz gesucht.
Die Forscher fanden heraus, dass, wenn diese Wespen 300 ppb Atrazin ausgesetzt waren, sie haben Veränderungen der Immunfunktion erfahren, wie ihre Mitochondrien funktionieren, und ihr Gesamtverhalten.
Die erste Generation exponierter Wespen erfuhr Verhaltensänderungen in Form einer veränderten Darmbakterienpopulation. Als Ergebnis, die Bakterien wurden vielfältiger und die Gesamtbakterienzahl wurde größer. Darmbakterienmuster werden von der mütterlichen Seite vererbt.
Die Forscher fanden eine ähnliche Verschiebung des Darmmikrobioms mit nur 30 ppb. in der Tat. Und auch diese Veränderung war vererbbar.
Mit dieser Exposition über 36 Generationen, die Todesrate durch dieses Pestizid hat sich verzehnfacht, und ein anderes bemerkenswertes Ereignis wurde bemerkt. Obwohl sie keinem anderen Herbizid oder Unkrautvernichtungsmittel namens Glyphosat ausgesetzt waren, die Wespen zeigten auch Immunität gegen diese Verbindung.
In der dritten Gruppe, bei denen die Wespen auf 30 ppb Atrazin auf eine Diät gesetzt wurden, bei der die Atrazin-Exposition für die nächsten 6 Generationen auffallend fehlte, das bakterielle Mikrobiom in ihrem Darm weigerte sich hartnäckig, zum früheren Muster zurückzukehren, und klammerte sich an das elterliche Muster.
Bei Atrazin-exponierten Wespen eine bemerkenswerte Änderung wurde in der Dichte der seltenen Darmbakterienarten beobachtet Serratia marcescens sowie von Pseudomonas-Proteine . Diese Bakterien bauen Atrazin ab, Verringerung der schädlichen Auswirkungen auf die Wespe. Diese Bakterien wurden an Atrazin-unexponierte Wespen verfüttert und ihre Verträglichkeit beurteilt.
Wespen, die in einer darmfreien Umgebung aufgezogen wurden, zeigten einen Verlust der zuvor vererbten Atrazintoleranz. Aber als das Darmmikrobiom von Atrazin-exponierten Wespen in diese nicht exponierten Wespen transplantiert wurde, sie wurden tolerant gegenüber Atrazin. Dies zeigt, dass das Darmmikrobiom in diesem Fall über Symbio eine Schlüsselrolle bei der Pestizidresistenz spielt. sowohl gegenüber der Verbindung, der es ausgesetzt ist, als auch gegenüber anderen, gegen die es bisher keine Exposition gegeben hat.
Wann S. marcescens und P.-Proteine wurden an nicht exponierte Wespen verfüttert, sie gewannen auch eine Atrazinresistenz.
Ermittler Robert Brucker sagt:"Gesamt, wir zeigen, dass in einer Population, die subtoxischen Konzentrationen ausgesetzt ist, Resistenzen gegen mehrere Pestizide auftreten können, dass das Mikrobiom diese Resistenz ermöglicht, und dass es Resistenz gegen andere Pestizide bietet, denen das Wirtstier noch nie zuvor ausgesetzt war. Dieses Ergebnis weist darauf hin, dass die Störung des Mikrobioms nach akuter Atrazin-Exposition über Generationen hinweg vererbt wird. auch nachdem die Belichtung entfernt wurde.“
Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass die ständige Exposition gegenüber Atrazin in subletalen Dosen eine Veränderung des Mikrobenmusters im Wespendarm verursacht. Dies führt dazu, dass der Wirt als Ergebnis des Abbaus der toxischen Verbindung eine Resistenz entwickelt. Es handelt sich also um eine schnelle Anpassung des Wirts an die Umgebung über Darmsymbionten, um neue Giftstoffe zu überwinden.
Ökologen müssen beachten, dass solche Veränderungen im Darmmikrobiom, die die Funktion beeinträchtigen und an nachfolgende Generationen weitergegeben werden können, muss Teil einer breit angelegten Bewertung der Wirkung eines Pestizids auf verschiedene Lebensformen sein, auch als Teil der Bewältigungsstrategie.
Atrazin-metabolisierende Gene wurden auch bei Wildbienen gefunden, die diesem Pestizid ausgesetzt waren. Diese Studie zeigt die Möglichkeit, dass über Dutzende von Generationen hinweg ähnliche Ergebnisse bei einer Reihe von Arten erzielt wurden, seit das Pestizid in den 1950er Jahren eingesetzt wurde.
Brucker weist darauf hin, "Letzten Endes, diese Effekte könnten Auswirkungen auf das Verhalten des Wirts haben, Stoffwechselstress, Immunkompetenz, und Regulierung der Wirtsmikrobiota.“
Die Forscher möchten nun untersuchen, auf welche Gene durch Atrazin-Exposition selektiert wird. und ihre Rolle bei der Entwicklung von Resistenzen gegen die Toxine und bei der Regulierung des Mikrobioms. Zusätzlich, sie erwägen die Entwicklung von Probiotika, um Honigbienen vor der Toxizität mehrerer Pestizide zu schützen.
Bakterien könnten auf ähnliche Weise auch verwendet werden, um eine ozeanische Ölpest zu beseitigen. als Probiotikum bei Menschen, die niedrigen Toxinen ausgesetzt sind, oder Menschen zu schützen, Pflanzen und Tiere, die versehentlich durch den Einsatz von Pestiziden gegen andere Arten befallen werden. Sie fassen zusammen:„Weitere Wirt-Mikrobiom-Studien zur Exposition gegenüber xenobiotischen Verbindungen über mehrere Generationen hinweg sind erforderlich. insbesondere angesichts des erhöhten Risikos einer Xenobiotika-Exposition des Menschen, Pflanzen, Tiere, Pilze, und Bakterien auf der ganzen Welt.“
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