עמידות לקוטלי חרקים והתפתחות מהירה של מזיקים מאיימים על ביטחון המזון ופיתוח שיטות חקלאיות ברות קיימא, אך המנגנונים האבולוציוניים המאפשרים למזיקים להסתגל במהירות לטקטיקות ההדברה אינם ברורים. חיפושית קולורדו, שמוכרת גם כ"חיפושית תפוח האדמה", פיתחה עמידות ליותר מ-50 סוגי קוטלי חרקים שונים, מה שהופך את החרק הזה למזיק-על שממיט הרס על גידולי תפוחי אדמה ברחבי העולם. במחקר חדש, שממצאיו פורסמו בכתב העת Molecular Biology and Evolution, צוות של מדענים אמריקנים ניתח ריצוף מחדש של גנום שלם ומערכי נתונים של חיפושית תפוחי האדמה בקולורדו, מזיק העל שמטיל אימה על מגדלי תפוחי האדמה מסביב לעולם.
מזיקים אוכלי עשב גורמים לפי ההערכות לנזק של 20-18% לגידולים - נזק שווה ערך לכמעט 470 מיליארד דולר בשנה בקנה מידה עולמי. היכולת של החרקים המזיקים לפתח עמידות לקוטלי חרקים, מאיימת על ביטחון תזונתי ופיתוח שיטות חקלאיות ברות קיימא, במיוחד כאשר קצב התפתחותם עולה על פיתוח אסטרטגיות בקרה חדשות. זה המקרה של 'מזיקי-העל', אשר מפתחים עמידות לחומרים קוטלי החרקים גם כאשר הם מתמודדים עם תרכובות חדשות לחלוטין, ובכך מנציחים את מרוץ החימוש ההדברתי.
חיפושית תפוחי האדמה בקולורדו היא מזיק-על עולמי שכזה, המהווה דוגמה לאותה עמידות לקוטלי חרקים. מזיק-העל הזה פיתח עמידות ליותר מ-50 קוטלי חרקים שונים, בחלק מהמקרים אף במהלך השנה הראשונה לשימוש. מין זה הוכיח יכולת להתפתח במהירות בתגובה למגוון רחב של לחצים סביבתיים, לרבות הגנות צמח מארח ושונות אקלימית.
מקורה של חיפושית תפוחי האדמה הוא בקולורדו, באזור המישורים הגדולים של ארצות הברית. אורכה כ-10 מ"מ וצבעה צהוב-כתום עם פסים כהים על גבה. היא התפשטה במהירות בקרב גידולי תפוח אדמה ברחבי אמריקה ולאחר מכן גם באירופה בסביבות שנת 1859, בעת הפצת גידולי תפוח האדמה בעולם. למרות ההתרחבות המהירה, החיפושית המזיקה מובדלת גנטית, כך שהעמידות שלה בפני קוטלי החרקים הטרוגנית מבחינה גיאוגרפית. ידוע כי לחיפושיות מלונג איילנד יש את הרמות הגבוהות ביותר של עמידות לקוטלי חרקים והן בדרך כלל האוכלוסיות הראשונות לפתח עמידות לכל התרכובות, בעוד שאוכלוסיות בצפון מערב האוקיינוס השקט נותרות רגישות לקוטלי חרקים למרות משך שימוש שווה ערך ושיטות טיפול דומות. "חיפושית זו הייתה אחת הראשונות שהותקפו בכימיקלים בעידן המודרני, והיא הצליחה להתפתח ולפתח עמידות למתקפות הללו", אמר פרופ' שון שוביל, חוקר במחלקה לאנטומולוגיה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון. "אני מקווה כי נוכל לשלוט על חרקים אחרים, תוך הפקת לקחים מלמידת דרך ההתגוננות של חיפושית קולורדו, לרבות באילו מנגנונים החרק הזה משתמש כדי להתגבר על חומרי קוטלי החרקים".
פרופ' שוביל ועמיתיו רצפו לראשונה את הגנום של חיפושית תפוחי האדמה בקולורדו בשנת 2018. במחקר החדש, הם השוו שונות גנומית וטרנסקריפטומית בין אוכלוסיות של חיפושית תפוחי האדמה בארצות הברית, מקסיקו ואירופה, כמו גם תשעה מינים קרובים של חיפושיות עלים מסוג Leptinotarsa. הם גילו שהקבוצות השונות שנבדקו, התפתחו כל כך מהר מכיוון שלאבותיהן של החיפושיות הללו כבר היו המשאבים הגנטיים הדרושים כדי להתגבר על קוטלי חרקים.
"ידוע כי הגנים המתפתחים מעורבים בעמידות לחרקים. אבל מה שמעניין הוא שאוכלוסיות שונות משנות חלקים שונים של גנים או גנים שונים באותו מסלול. הנתיב הדומה, אך לא זהה, באוכלוסיות שונות, מכונה אבולוציה חוזרת. האבולוציה המהירה הזו, שמבוססת על שפע של מגוון גנטי קיים, עומדת בסתירה למודל ישן יותר של אבולוציה שהניח שמוטציות נדירות צריכות להופיע באיטיות באוכלוסייה", אמר פרופ' שוביל. לדבריו, "בעוד שמוטציות חדשות אכן מתפתחות ויכולות לתרום לעמידות בפני קוטלי חרקים, התגובה המהירה של חיפושית תפוחי האדמה לכימיקלים חדשים באזורים שונים יכולה להיות מוסברת רק על ידי המגוון הקיים שלה".
