ナショナル ジオグラフィックより ウォール・ストリート・ジャーナルへ 、人気のあるメディアは、昆虫が時間の夜明けからどのように地球を支配してきたか、そして彼らの支配がどのように遠い未来まで続くかについての物語が好きです.実際、ムカデ、トビムシ、ダニ、クモなどの昆虫とその近縁種は、陸生生息地に定着した最初の生物の 1 つでした。
それ以来、彼らはすべての主要な絶滅イベントを首尾よく生き残り、グループとして、さまざまなかなり多様な環境で繁栄しています.残念なことに、非常に一般的に、このような高い適応性は人間にとって深刻な問題となります.
プロの昆虫学者として、あまりにも多くの人が、すべての昆虫を不快で漠然と危険な生き物と見なし、踏みつけて The National Geographic または ウォール ストリート ジャーナル 、またはさらに悪いことに、明るく輝くエアゾール缶から殺虫剤を噴霧します。実際、ほとんどの昆虫は非常に有益です。それらがなければ、私たちは毎日の食事でほとんどの果物や野菜を食べることができず (きゅうりを食べたら、受粉者に感謝します)、廃棄物に溺れ、バレンタインデーに本物のシルクのパジャマの贈り物を受け取ることはできなかったでしょう.さらに、地元の子供図書館で朗読の日のボランティア活動をしているときにかぜを治すために紅茶に入れるハチミツもありません。
そうは言っても、多くの昆虫種は実際に害虫です。彼らが悪意や悪意を持っているからではなく、食物、繊維、建設資材、レクリエーション施設など、私たちと同じ資源をたまたま利用しているからです。これは理解できる緊張を生み出し、私たちは高度に進化した人間の脳を使ってそれを何とかしようとしています。しかし、私たちの脳の大きさにもかかわらず、私たちは最終的に最も一般的な解決策に落ち着きました。それは、いくつかの毒を生成し、それらを使用して小さな虫をできるだけ早く殺すことです.このようなアプローチには、かなりの環境への代償が伴いますが、うまくいきます。
殺虫剤を繰り返し使用すると、暴露された昆虫集団の抵抗性が発達します。典型的な選考方法です。数え切れないほどの数の昆虫が野原に出ており、そのうちのいくつかはランダムな突然変異を起こし、何らかの方法で殺虫剤に対処できるようになっています.抵抗力のある人の中には、有毒な化合物を消化して無害な分子に分解する能力を得る.他の人は、毒が内部組織にくっつくことなく、体を通して毒を通過できるようになります.さらに、行動を変えることで有毒化学物質への暴露を避け始める人もいます。
環境に殺虫剤がなければ、そのような突然変異は通常代償を伴います。耐性変異体は、しばしば寿命が短く、生殖成功率が低く、死亡率が高くなります。その結果、彼らは影響を受けやすい相手に打ち負かされており、その数は依然として少ないままです.しかし、殺虫剤が適用された後は、抵抗力のある生物だけが有毒な猛攻撃に耐えることができ、影響を受けやすい競合生物は集団から排除されます.抵抗力のある生存者はすぐに数を増やして繁栄し、多くの場合、人間の幸福に大きな損害を与えます.
殺虫剤耐性は、農業において非常に深刻な問題です。たとえば、ジャガイモ、トマト、ナスの重要な害虫であるコロラドハムシは、少なくとも 56 種類の化学物質に対して耐性を持っています。コナガは、キャベツ、ブロッコリー、および関連する作物の栽培者にとって本当の呪いであり、なんと95種類の殺虫剤化合物に耐えることができます.すべての人口がすべての化学物質に耐性があるわけではありませんが、失敗の数がそれ自体を物語っています.
苛立たしいことですが、進化論の基本的な概念に精通している人にとっては、殺虫剤耐性はそれほど驚くべきことではありません.この点は一般的な議論から逃れることがよくありますが、有毒な環境は農業分野や教員会議に限定されません。草食性昆虫は、約 4 億 2000 万年にわたって殺虫剤にさらされてきた可能性が高く、これは私たちの種だけでなく、哺乳類全般よりも前のことです。当時、それらの殺虫剤は植物に由来していました。現在のように煙突や積み込みドックを備えた人間が作った化学プラントからではなく、生きている光合成植物からです。
受粉や種子の散布など、多くの昆虫と植物の相互作用は、関係者にとって相互に有益です。しかし、多くの昆虫種は植物を食べます。それに応じて、植物は食べられることに対する防御を発達させます。有毒な化学物質を合成することは、草食動物から保護するための非常に一般的なアプローチです。植物によって生成される多くの殺虫性化合物は、人間によって生成される殺虫性化合物と同様の方法で昆虫の標的に影響を与えます。細胞膜を破壊し、代謝を阻害し、栄養素とイオンの輸送を抑制し、神経インパルスの変換を阻害し、ホルモン調節を妨害します。合成殺虫剤の一部の化学グループは、天然分子をモデルにしています。たとえば、ピレスロイドはヒナギクによって生成される除虫菊と構造が類似しており、ネオニコチノイドはタバコによって生成されるニコチンに類似しています。
驚くべきことではないが、植物毒素への暴露は、合成殺虫剤について上述した進化プロセスを引き起こした.耐性変異体だけが生き残り、繁殖した.これらの突然変異体は、以前に保護されていた宿主植物をむさぼり食うことができるようになりましたが、草食動物の突然変異体集団に対して依然として有効な別の毒素を生成するいくつかの突然変異体植物を除いて.これらの突然変異植物は、昆虫個体群の新しい突然変異が防御を時代遅れにするまで、生き残り、繁殖しました。などなど。
このような一連の相互変化は共進化として知られており、地球上の生命の多様性の大部分を担っている可能性があります。また、農業害虫管理で行われている殺虫剤/耐性/新しい殺虫剤/新しい耐性の一連のイベントの「殺虫剤トレッドミル」と何ら変わりはありません。根底にある生化学的メカニズムでさえ、かなりの類似性を持っているかもしれません。特に、P450 として知られる酵素のファミリーは、植物由来とヒト由来の両方の化学物質を解毒するために非常に重要です。これらの酵素の量と構造の変化は、新しい宿主植物への適応と、多くの合成化学物質への耐性の両方に役立つことが示されています.
殺虫剤耐性は、産業化された害虫駆除に特有のある種の新しい現象としてではなく、共進化の特定のケースとして扱われるべきです.害虫駆除の実践者は、何億年にもわたる進化の過程で十分に確立された耐性メカニズムと戦わなければならないため、これはあまり安心できる考えではありません.しかし、害虫の問題を克服し続けることができるかどうかは、害虫の進化の起源を理解する能力にかかっています。多くの植物種が昆虫の草食に耐えるように適応することに成功しましたが、デボン紀初期以降に絶滅した種も少なくありません。後者に加担したくないのであれば、進化の歴史を再構築し、その教訓を学び、それに応じて行動できるはずです.
これらの考えは、最近雑誌 Current Opinion in Insect Science に掲載された、殺虫剤耐性の進化の要因としての有毒な宿主への適応という記事で説明されています。 .この記事は、メイン大学の Andrei Alyokhin とバーモント大学の Yolanda H. Chen によって執筆されました。
