Непритязательная маленькая белая бабочка в виде гусеницы является одним из самых инвазивных вредителей в мире, поражающих сельскохозяйственные культуры, и в недавно опубликованной статье консорциума ученых документируется, как люди помогали ей распространяться на протяжении тысячелетий.
Посредством тщательного изучения генетической изменчивости и сходства между существующими популяциями, а также сравнения исторических данных о заражении Pieris rapae культур Brassicaceae, таких как капуста, рапс, китайская капуста и репа, исследователи документально подтверждают, как люди помогли мелкой капусте белая бабочка распространилась из Европы по всему миру. Под руководством Шона Райана, бывшего научного сотрудника с докторской степенью в отделе энтомологии и патологии растений Института сельского хозяйства Университета Теннесси, группа ученых из восьми учреждений в партнерстве с более чем 150 учеными-добровольцами из 32 стран подробно изучила ареал вредителя и текущее генетическое разнообразие.
Опубликованная в Интернете 10 сентября 2019 года в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) статья сопоставляет инвазивное распространение вредителей по всему миру через путешествия людей и торговлю, начиная с сухопутных маршрутов древнего Шелкового пути от Европа в Азию, затем высокие корабли, которые путешествовали по более современным Шелковым торговым путям, к «железным коням», которые пересекали Северную Америку, начиная со второй половины 19-го века.
Успех маленькой белокочанной белокочанной бабочки является следствием деятельности человека. Благодаря торговле и миграции люди помогли непреднамеренно распространить вредителя за пределы его естественного ареала, а также путем одомашнивания и диверсификации культур горчицы, таких как капуста., капусту и брокколи, люди снабжали его едой, необходимой его гусеницам для процветания», - говорит Райан.
До начала исследования исторические записи давали некоторое представление о том, когда этот сельскохозяйственный вредитель появлялся на каждом новом континенте, на который он вторгался. Однако время, источники и маршруты остались нераскрытыми. Более того, такое подробное знание имеет решающее значение для разработки эффективной программы биологического контроля, а также для ответа на основные вопросы, связанные с процессом вторжения, такие как генетические изменения и то, как виды адаптируются к новым условиям.
Исследовательская группа обратилась в социальные сети, чтобы попросить общественность о помощи. Подход был похож на то, как исследователи расширяли наше понимание происхождения человека с помощью наборов для взятия образцов ДНК в домашних условиях. Вместо того, чтобы просить людей брать мазок со щеки, исследовательская группа бабочек попросила гражданских ученых взять сачок для бабочек, а затем поймать и отправить группе маленьких белокочанных бабочек для генетического тестирования. Райан, в настоящее время работающий в Exponent, Inc. в Менло-Парке, Калифорния, затем использовал ДНК из представленных образцов для анализа генетических данных и определения того, как белокочанная капуста распространилась по всему миру. Было представлено более 3000 бабочек. Образцы охватывают почти все местные и заселенные ареалы бабочки и включают 293 местонахождения.
Исследователи обнаружили, что маленькая капустная белокочанная бабочка, вероятно, возникла в Восточной Европе, а затем распространилась в Азию и Сибирь, когда торговля вдоль Шелкового пути росла. Исследователи также обнаружили, что, как и ожидалось, Европа была ответственна за появление мелкой белокочанной капусты в Северной Америке. Удивительно, но интродукция в Новую Зеландию произошла из Сан-Франциско, Калифорния. Кроме того, бабочки, живущие в центральной Калифорнии и ее окрестностях, генетически отличаются от всех других бабочек в Северной Америке и, по-видимому, являются следствием того, что несколько бабочек доехали на поезде из восточной части США в Сан-Франциско. Хотя каждое вторжение в новую область или страну приводило к значительной потере генетического разнообразия, вторжения были успешными, отсюда и обилие сегодня маленьких белокочанных белокочанных бабочек.
Гражданская наука - исследование, в котором представители общественности играют роль в разработке проекта, сборе данных или открытии - подлежит той же системе экспертной оценки, что и традиционная наука. Его сила заключается в его способности помочь традиционным исследованиям преодолеть проблемы, связанные с большими пространственными и временными масштабами. Социальные сети и Интернет являются ключевыми инструментами, которые позволяют гражданским ученым, которые часто имеют схожие интересы благодаря членству в экологических группах или профессиональных сообществах, увеличивать масштабы и масштабы конкретного проекта и его влияние на общество.
«Гражданские научные проекты экспоненциально росли за последнее десятилетие, открывая двери для новых научных границ и расширяя пределы того, что когда-то было возможно», - говорит ДеВейн Шумейкер, профессор и глава Департамента энтомологии и растений UT. патологии и один из соавторов статьи. «Относительно уникальный подход, который мы использовали, заключался в том, чтобы попросить общественность помочь собрать, а не просто наблюдать, этих сельскохозяйственных вредителей, и при этом мы смогли извлечь информацию, записанную в ДНК каждой отдельной бабочки. Эта информация, собранная воедино, рассказала историю о коллективном прошлом маленькой капустной белокочанной бабочки».
«Международный успех нашего проекта гражданской науки - проекта Пиериса - демонстрирует способность общественности помогать ученым в исследованиях на основе коллекций, затрагивающих важные вопросы биологии инвазии, а также экологии и эволюционной биологии в более широком смысле», - говорит Райан. Он считает, что использование проектов гражданской науки, основанных на коллекциях, поможет обществу более точно документировать экологические и эволюционные изменения, что может привести к улучшению управления сельскохозяйственными культурами и успеху, а также к лучшему экологическому контролю за инвазивными видами..