Главная » Наука

В поисках клещей-невидимок

Клещами-невидимками биологи иногда образно называют малоизвестную группу микроскопических фитопаразитов, эриофиоидных клещей, сохранившихся на растениях ещё с доисторических времен.

Увеличенная почка орешника, пораженная четырехногими клещами вида Phytoptus avellanae

Увеличенная почка орешника, пораженная четырехногими клещами вида Phytoptus avellanae

Изучение клещей крайне важно для сельского хозяйства и понимания эволюции отношений в системе паразит-хозяин. Научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных Филипп Четвериков в поисках эриофиид объездил множество стран мира. О своих летних поездках он рассказал подробнее.

Эриофииды — опасные вредители сельскохозяйственных культур, способные переносить фитовирусы (возбудители вирусных заболеваний растений). «Клещи не видны невооружённым глазом, они высасывают сок растительных клеток, при этом с их слюной внутрь растения попадают особые токсины, вызывающие образование различных уродств, например, «ведьмины метлы» на берёзе или хорошо известные дачникам увеличенные почки на смородине и орешнике», — рассказал Филипп Четвериков.

Четырехногий клещ рода Novophytoptus (растровая микроскопия)

Четырехногий клещ рода Novophytoptus (растровая микроскопия)

Значение исследований по этой группе клещей в последнее время возрастает в связи с ростом международной торговли сельскохозяйственной продукцией. «В большинстве развитых стран особые службы проводят постоянный мониторинг экспортной и импортной продукции, чтобы вовремя обнаружить в продуктах (или другом растительном материале) вредоносных клещей и объявить карантин, — объяснил учёный. — Например, моя коллега из Института защиты растений ЮАР Чарни Кремер регулярно получает материал из привозных партий фруктов, овощей и декоративных растений, и только после ее экспертизы эта продукция может поступить на прилавки магазинов. В нашей стране этого пока нет, но возможно, скоро мы придем к необходимости более жесткого контроля, поскольку возможные убытки в масштабах страны могут достигать сотен миллионов долларов».

Помимо прикладных аспектов, связанных с вредоносностью клещей для растений, Филипп Четвериков и Чарни Крэмер решают фундаментальные задачи, связанные с особенностями совместной эволюции клещей и их растений-хозяев и проблемой миниатюризации клещей. Этому способствует применение продвинутых методов электронной и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (CLSM), а также проведение молекулярных исследований. «В этой работе нам особенно помогают сотрудники Ресурсного центра электронной микроскопии и микроанализа СПбГУ Наталья Овчинникова и Константин Бенкен. Это большая удача, что в настоящее время в нашем университете организованы такие мощные ресурсные центры (ничуть не уступающие зарубежным!), где есть возможность проводить исследования на современном уровне», — обратил внимание Филипп Четвериков.

Международное сотрудничество

Специалисты по эриофиоидным клещам есть далеко не во всех странах. Исторический центр изучения этой группы клещей – Австрия, где во второй половине XIX века работал основоположник эриофиидологии Альфред Налепа (1856–1929). Впоследствии крупные центры по изучению четырехногих клещей сформировались в Индии, СССР, Польше и в США. В нашей стране исследования по четырехногим клещам проводились в БиНИИ в Старом Петергофе группой фитоакарологии под руководством ныне покойного В.Г.Шевченко (1929–2010). Его друг и коллега, американский ученый Джеймс Эмрайн, — составитель каталога мировой фауны эриофиид и автор новейшего определителя родов этой необычной группы клещей. В следующее издание определителя планируется включить новые данные, полученные Филиппом Четвериковым в Ресурсном центре СПбГУ.

Рабочая группа африканской экспедиции (крайний справа Ф.Е.Четвериков)

Рабочая группа африканской экспедиции (крайний справа Ф.Е.Четвериков)

«Два года назад я принимал участие в международной конференции в Неваде, где рассказал коллегам о возможностях метода CLSM (конфокальная лазерная сканирующая микроскопия) для изучения строения клещей, — рассказал Филипп Четвериков. — После конференции завязалась научная переписка с американским коллегой Рональдом Очоа, мы стали работать в сотрудничестве. Рональд — сотрудник исследовательского центра министерства сельского хозяйства США в штате Мэриленд. Именно в этом центре хранится уникальная коллекция клещей Х.Кифера. Рональду удалось переслать мне для работы часть материала из этой коллекции. Теперь у меня есть весьма редкие экземпляры клещей из отдаленных регионов, в том числе пальмовые клещи из Аргентины, Коста-Рики, Перу. Со мной уже связывались бразильские коллеги, занимающиеся вредителями пальм, возможно, мы будем работать вместе. В 2013 году меня пригласили провести в Университете штата Огайо курс лекций по эриофиоидным клещам. Я считаю, что интенсивное международное сотрудничество стало результатом политики СПбГУ по поддержке молодых ученых, поскольку именно благодаря грантам СПбГУ мне удалось лично встретиться с коллегами и договориться о совместной работе».

Современные клещи, как и их предки, живут почти на всех известных высших растениях и встречаются повсеместно. Они не видны невооруженным глазом, заметить можно лишь вызываемые клещами повреждения или симптомы заражения растений вирусом. Примерно 50-60 видов — крайне вредоносны.

Походная лаборатория

Походная лаборатория

«Моя коллега, доцент кафедры беспозвоночных СПбГУ С.И.Сухарева, специалист по злаковым клещам, рассказывала мне, что в 50-е годы во многих штатах в США гибли урожаи пшеницы, ущерб экономике составил тогда десятки миллионов долларов. Причина была в вирусе полосатой мозаики пшеницы, который переносят четырехногие клещи. Это серьезная проблема: как функционирует система «растение-паразит-вирус», как она регулируется? Бороться с вирусом непросто, и однозначное решение пока не найдено. Один из подходов связан с изучением биологии паразитов: можно, например, рассчитать наиболее удачное время посева и сбора урожая, исходя из данных по жизненному циклу клещей».

В настоящее время по всему миру выдается множество грантов для изучения методов борьбы с вредителями. Для России подобные исследования тоже актуальны. Переносит вирусы и снижает урожайность знакомый россиянам смородиновый клещ (Cecidophyopsis ribis). Клещи, живущие на яблонях и грушах, поражают завязи плодов. На юге России, например, в результате вредоносной активности четырехногих клещей в отдельные годы регистрируется до 95% преждевременного опада завязей в садах.

«Сейчас в России редко применяются методы биоконтроля численности паразитов, — отмечает Филипп Четвериков. — А исследования могли бы иметь большое значение для аграрных регионов нашей страны».

Пока ученый советует садоводам и дачникам, как и раньше, просто удалять зараженные смородиновые почки, а для борьбы с яблочным клещом воспользоваться существующими химическими препаратами — акарицидами. «Из биологических методов борьбы можно отметить разведение хищных клещей — фитосеид, — обратил внимание Филипп Четвериков. — Они весьма эффективно уничтожают вредителей. Хорошие результаты, в частности против паутинных клещей, уже достигнуты в тепличных хозяйствах, и многие фермеры заинтересованы в дальнейших исследованиях».

Африканская экспедиция

Ведьмина метла на африканском растении

Ведьмина метла на африканском растении

В поисках новых видов эриофиоидных клещей Филипп Четвериков и Чарни Кремер этим летом организовали экспедицию в труднодоступные южные районы Африканского континента.

Маршрут экспедиции проходил вдоль границы ЮАР (провинция Квазулу-Натал) и Лесото по северным склонам Драконовых гор, далее на юг к Индийскому океану, к устью реки Мтемту и затем на север в горы Лебомбо.

В южных странах изучению фитопаразитов уделяется большое внимание, так как они вредят экономически значимым видам растений, например, пальмам, представляют угрозу для добычи пальмового масла, кокосов. Но, как признался Филипп Четвериков, его интересуют не только прикладные аспекты исследований: «Мне интересна биогеография, в частности — проблема распространения живых организмов по разным континентам. В разных областях Земного шара исторически сформировались разнообразные сообщества, есть разные факторы распространения. Побывать с экспедицией в южной части Африканского континента было особенно интересно, так как здесь сохранились животные, которых больше нет нигде. В Африке до сих пор есть малоисследованные территории, где регулярно находят новые неизвестные науке живые организмы».

Рискованная переправа

Рискованная переправа

Хотя сейчас Южная Африка — страна с высокими темпами развития, по словам Филиппа Четверикова, во многих местах разница между развитыми районами и периферией колоссальна. «Как только мы съезжали с асфальтовой дороги на грунтовую, то сразу же как будто попадали в прошлые века, — рассказал ученый. — Местные жители здесь похожи на туземцев из фильмов БиБиСи: женщины носят поклажу на голове, вдоль дороги бегают голые дети. Вместо жилья — хибары, нет телевидения и радио. Потом снова шоссе — и вновь богатое население, высокий уровень жизни. На берегу Индийского океана, например, мы остановились в современном, цивилизованном экологическом отеле».

Проводником и помощником для небольшого отряда стал известный ученый, ботаник Стефан Незер, которые давно собирает материал в этом регионе и знает местные растения и животных как свои пять пальцев.

Эуфорбия Купера в горах Магалиесберг, ЮАР

Эуфорбия Купера в горах Магалиесберг, ЮАР

Флора Драконовых гор, например, может похвастаться одним из трех редких видов эндемичного южноафриканского рода Виддрингтония, родственного кипарису. Эти редчайшие деревья растут только здесь, по склонам гор, и являются желанными экспонатами для любого ботанического сада.

«Другие впечатляющие местные растения — гигантские эуфорбии (Euphorbia Cooperi) — встретились нам в горах Магалиесберг, — рассказал Филипп Четвериков. — Они выглядят так, будто это какие-то застывшие инопланетные чудовища: гофрированный ствол и тянущиеся вверх шипастые ветви толщиной с руку. Внутри — белый жгучий пенный сок. Вы не поверите, но и на таких экстремальных хозяевах живут четырехногие клещи».

А вот и зебры!

А вот и зебры!

Побывали учёные и в традиционных туристических местах, где можно посмотреть африканских животных. «Самое яркое впечатление осталось от встречи со стадом слонов в 25 голов, которое прошло прямо перед нашей машиной, — поделился Филипп Четвериков. — Впереди шествовали довольно агрессивно настроенные самки (когда они сердятся, то хлопают ушами). Как пояснил наш проводник, вела стадо слониха-бабушка, а самцы шли отдельно. Видели издалека и других животных: жирафов, зебр, антилоп, носорогов».

Результатами поездки ученые остались довольны. В ходе экспедиции были найдены новые виды вредоносных клещей-фитопаразитов, а также собран уникальный материал по кровососущим двукрылым и водным простейшим, пополнивший коллекционные фонды кафедры зоологии беспозвоночных СПбГУ и Зоологического института РАН. По словам доктора биологических наук Марии Сергеевны Раутиан, особую ценность в собранном материале представляют редкие африканские штаммы инфузорий-парамеций с побережья Индийского океана. Эти штаммы были выделены из водных проб в лаборатории и внесены в реестр коллекции видов парамеций СПбГУ («Culture Collection of Ciliates and their Symbionts», CCCS) — крупнейшей коллекции парамеций в мире.

В будущем совместные работы российских и южно-африканских ученых продолжатся, и возможно, уже осенью состоится следующая экспедиция в окрестности Кейптауна, где расположено особое Капское флористическое царство, невероятно богатое редкими эндемичными видами растений.

Мария Блажнова

Фото: Ф.Е.Четвериков

Новости СПбГУ