Metodă inovatoare bazată pe inteligență artificială pentru identificarea feromonilor sexuali la insecte
O echipă de cercetători a dezvoltat o metodă nouă, bazată pe inteligență artificială, pentru a identifica feromonul sexual al moliei liliacului (Spodoptera picta) și receptorii olfactivi asociați acestuia. Lucrarea, realizată în colaborare între institutul francez INRAE, Université Côte d’Azur și Nanjing Agricultural University din China, a fost publicată în revista BMC Biology.
Molie liliacului este un dăunător întâlnit în Asia și Oceania, ale cărui omizi se hrănesc cu plantele respective. Deși nu este prezentă în Franța continentală și nu este considerată un dăunător problematic acolo, specia reprezintă o problemă semnificativă în multe regiuni ale lumii, în special în grădini private, parcuri publice și grădini botanice, unde reglementările privind utilizarea produselor de combatere a dăunătorilor sunt deosebit de stricte.
Abordarea inversă: de la receptor la feromon
Identificarea feromonilor sexuali este o operațiune complexă, care necesită acces la insecte vii, cunoașterea momentului exact în care acestea produc feromonii și analiza unui număr mare de compuși chimici pentru a le evalua atractivitatea. Cunoașterea feromonului sexual al unei specii poate ajuta la controlul populației acesteia, de exemplu prin eliberarea unor cantități mari de feromon în aer pentru a perturba împerecherea sau prin utilizarea de capcane pentru a estima ori controla densitatea populației.
Cercetătorii au inversat abordarea tradițională: în loc să pornească de la insecta care emite semnalul, au pornit de la receptor și de la receptorii olfactivi ai acestuia, identificați prin analiza genelor insectei. Au modelat receptorii cu ajutorul unui software de calcul și i-au testat cu diferite molecule odorante pentru a prezice care dintre acestea ar putea interacționa cu ei.
Pe baza genelor speciei și a comparațiilor cu specii înrudite, echipa a selectat mai întâi doi receptori candidați. Apoi, cercetătorii au folosit inteligența artificială pentru a prezice structurile tridimensionale ale acestora și andocarea moleculară — o metodă computațională care prezice modul în care două molecule se pot lega și interacționa — pentru a testa molecule volatile și a identifica pe cele susceptibile să interacționeze cu receptorii.
Ulterior, receptorii olfactivi selectați au fost testați experimental cu moleculele volatile prezise, confirmându-se că receptorii pot detecta acești compuși. Cercetătorii au combinat apoi metode fizico-chimice și electrofiziologice pentru a confirma că femelele secretă acest feromon sexual și că masculii pot detecta molecula volatilă (Z,E)-9,11-tetradecadienil acetat. În final, testele comportamentale au confirmat capacitatea feromonului de a atrage masculii moliei liliacului și de a declanșa comportamentul sexual.
Implicații pentru combaterea dăunătorilor și cercetarea evoluției
Rezultatele obținute în cadrul programului EXPLOR’AE deschid posibilitatea utilizării metodelor bazate pe feromoni pentru controlul acestei molii. Principala semnificație a studiului constă în faptul că oferă o dovadă de concept pentru o abordare de identificare a perechilor receptor-feromon la insecte.
Această abordare ar putea accelera considerabil caracterizarea feromonilor sexuali necunoscuți anterior la numeroase specii, în special la dăunătorii de culturi actuali, emergenți și invazivi. Identificarea moleculelor care compun feromonii insectelor precum moliile oferă totodată noi perspective asupra istoriei evolutive a acestor specii, deoarece feromonii acționează ca semnături chimice ale unei specii și contribuie la menținerea separării între specii.
