A peszticideket széles körben használják a kártevőnek vélt rovarfajok elleni védekezésre, és nagy kihívást jelentenek számos rovarfaj túlélése szempontjából, a madarak, amelyek ragadozzák őket, és az általuk megtermékenyített növényeket, többek között. Az összes peszticid közül Az atrazin a világon eladott mennyiséget tekintve a második. Az atrazinról ismert, hogy sok hatást gyakorol az állatokra. Azonban, nem sokat tudunk arról, hogy ez milyen hatással van ezekben az állatgazdákban élő mikrobákra.
Közönséges darázs, Vespula vulgaris. Képhitel:Maciej OlszewskiAnnak érdekében, hogy megtudja, mi történik a bélmikrobákkal az állatok folyamatos vagy akut expozíciójának kitett állatokban, nem elég magas szinten ahhoz, hogy megölje őket, ún. darázsfajt választottak a kutatók Nasonia vitripennis. 300 ppb (milliárd rész) atrazint tettek ki a darazsaknak, aminek a beporzók jellemzően ki vannak téve egy frissen kezelt területen vagy patakban.
Egy másik csoportot 30 ppb értéknek tettek ki 36 generáción keresztül.
Egy harmadik csoportot, amely 30 ppb atrazint kapott, atrazinmentes környezetbe állították át a 26. generációról a 35. generációra.
Megnézték az érintett darazsak által készített RNS -másolatokat, és a keletkező fehérjék, több mint 36 egymást követő darazsak generációja.
Egy másik kísérletben, a darazsakat csíramentes környezetben nevelték. Ezen darazsak egy alcsoportjában, az atrazinnak kitett darazsak bélmikrobiómáját átültettük a nem kitett csoportba. Mindkét csoportban kerestük az atrazin tolerancia jelenlétét.
A nyomozók megállapították, hogy ha ezeket a darazsakat 300 ppb atrazinnak teszik ki, megváltoztak az immunrendszer működésében, mitokondriumuk működésében, és általános viselkedésük.
A kitett darazsak első generációja viselkedési elváltozásokat tapasztalt, megváltozott bélbaktérium -populáció formájában. Ennek eredményeként a baktériumok változatosabbá váltak, és az összes baktériumszám nagyobb lett. A bélbaktériumok anyai öröklődnek.
A kutatók hasonló elmozdulást találtak a bél mikrobiómájában, mindössze 30 ppb -vel, valójában. És ez a változás örökölhető is volt.
Ezzel a 36 generációs expozícióval, a halálozási arány e peszticid miatt tízszeresére csökkent, és egy másik figyelemre méltó eseményt észleltek. Annak ellenére, hogy nincs kitéve egy másik, glifozát nevű gyomirtónak vagy gyomirtónak, a darazsak immunitást is mutattak ezzel a vegyülettel szemben.
A harmadik csoportban, ahol a darázsdarabokat 30 ppb atrazinon olyan diétára helyezték, amelyről az atrazin expozíció a következő 6 generációban feltűnően hiányzott, a bélben lévő bakteriális mikrobiom makacsul nem volt hajlandó visszatérni a korábbi mintához, és ragaszkodott a szülői mintához.
Az atrazinnak kitett darazsakban, figyelemre méltó változást figyeltek meg a ritka bélbaktériumfajok sűrűségében Serratia marcescens valamint a Pseudomonas protegens . Ezek a baktériumok lebontják az atrazint, csökkenti a darázsra gyakorolt káros hatást. Ezeket a baktériumokat atrazinnak nem kitett darazsakkal etették, és értékelték toleranciájukat.
A bélmentes környezetben nevelkedett darazsak elvesztették a korábbi öröklött atrazin toleranciát. De amikor az atrazinnak kitett darazsak bél mikrobiomját átültették ezekbe a nem kitett darazsakba, toleránsak lettek az atrazinnal szemben. Ez azt mutatja, hogy a bél mikrobioma kulcsszerepet játszik a peszticidrezisztenciában ebben az esetben a szimbión keresztül, mind a vegyületnek, amelynek ki van téve, mind másoknak, amelyekkel szemben eddig nem történt expozíció.
Amikor S. marcescens és P. protegens nem kitett darazsaknak etették, atrazinrezisztenciát is szereztek.
Robert Brucker nyomozó azt mondja:"Átfogó, bizonyítjuk, hogy több peszticiddel szembeni rezisztencia kialakulhat olyan populációban, amely szubtoxikus koncentrációnak van kitéve, hogy a mikrobiom elősegíti ezt az ellenállást, és ellenállást biztosít más peszticidekkel szemben, amelyeknek a gazdaállat korábban soha nem volt kitéve. Ez az eredmény azt jelzi, hogy a mikrobiom zavara az atrazin akut expozíciója után nemzedékeken át öröklődik, még az expozíció eltávolítása után is. ”
A kutatók arra a következtetésre jutnak, hogy szubletális dózisokban az atrazin állandó expozíciója megváltoztatja a darázsbélben található mikrobiális mintázatot. Ez azt eredményezi, hogy a gazdaszervezetben rezisztencia alakul ki a mérgező vegyület lebomlása következtében. Ez tehát a gazdasejt nagy sebességű alkalmazkodásának a környezethez a bélszimbiontok révén, az új méreganyagok leküzdése érdekében.
Az ökológusoknak tudomásul kell venniük, hogy a bél mikrobiómájának ilyen változásai, amelyek befolyásolják a funkciót, és átadhatók az egymást követő generációknak, részt kell vennie a peszticid különféle életformákra gyakorolt hatásának széles körű értékelésében, és a megküzdési stratégia részeként is.
Atrazin-metabolizáló géneket is találtak az e peszticidnek kitett vad méhekben. Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a növényvédő szerek 1950 -es években történő használatának kezdete óta tucatnyi generáción keresztül hasonló eredményekre lehet számítani különböző fajok esetében.
Brucker rámutat, "Végül, ezek a hatások hatással lehetnek a gazda viselkedésére, anyagcsere stressz, immunkompetencia, és a gazda-mikrobiota szabályozás. ”
A kutatók most szeretnének megvizsgálni azokat a géneket, amelyeket az atrazin expozícióval választanak ki, és szerepeik a toxinokkal szembeni rezisztencia kialakításában és a mikrobióma szabályozásában. Továbbá, mérlegelik a probiotikumok kifejlesztését, hogy megvédjék a méheket a több peszticid toxicitásától.
A baktériumokat hasonlóan fel lehet használni az óceáni olajszennyezés megszüntetésére, probiotikumként alacsony szintű toxinoknak kitett emberekben, vagy az emberek védelmére, növények és állatok, akiket véletlenül érintenek más növényfajok elleni peszticidek. Összefoglalva:„További gazdaszervezeti mikrobiológiai vizsgálatokra van szükség a xenobiotikus vegyületek többgenerációs expozíciójáról, különösen az emberekre gyakorolt xenobiotikus expozíció fokozott kockázatának fényében, növények, állatok, gombák, és baktériumok szerte a világon. ”