ИИ содействовал ученым в идентификации феромона бабочки-вредителя и в создании химической ловушки для насекомых.
Ученые создали новый подход для поиска половых феромонов насекомых-вредителей. В ходе эксперимента искусственный интеллект помог выявить химическое соединение, которое самки лилейной совки (Spodoptera picta) используют для привлечения самцов. Этот метод может облегчить разработку феромонных ловушек и других методов биологической защиты растений.
Исследование было выполнено специалистами французского INRAE в сотрудничестве с Университетом Лазурного берега и Нанкинским сельскохозяйственным университетом. Результаты работы опубликованы в журнале BMC Biology — полный текст доступен на сайте Springer Nature.
Обычно процесс поиска феромонов начинается с ловли насекомых в поле с помощью сачка — ученым необходимы живые экземпляры. Нужно уловить момент, когда самки выделяют ароматические вещества, собрать достаточное количество насекомых обоих полов, разобрать сложную смесь химических соединений и выяснить, на какие из них реагируют самцы. Исследователи решили существенно изменить этот трудоемкий и ненадежный процесс.
Сначала они исследовали гены S. picta и родственных видов S. litura и S. littoralis и идентифицировали два рецептора запаха — OR5 и OR75. Затем с помощью компьютерного моделирования и искусственного интеллекта ученые воссоздали предполагаемые трехмерные структуры этих белков и проверили, какие молекулы могут с ними взаимодействовать.
Таким образом, удалось выявить вещество (Z,E)-9,11-тетрадекандиенил ацетат. Затем компьютерный прогноз был подтвержден экспериментально — с использованием электрофизиологических, химических и поведенческих тестов. Выяснилось, что ИИ оказался прав: это основной компонент полового феромона самки лилейной совки, и самцы способны его обнаруживать и реагировать на него.
Бабочка выходит на «связь» строго по расписанию
Наиболее интересные результаты были получены при изучении поведения самок. Наивысшая активность, связанная с выделением феромона, наблюдалась у молодых бабочек в первые два дня их взрослой жизни. Ночью самки начинали активно испускать химический сигнал примерно через пять часов после наступления темноты, а пик приходился на промежуток от 6,5 до 9 часов после его начала. В этот период до 60% самок отправляли призывный сигнал.
Химический анализ показал, что в феромоне присутствуют четыре основных соединения. Главным из них оказался (Z,E)-9,11-тетрадекандиенил ацетат, который в соотношении с тремя минорными компонентами составил 100:45:34:3.
Самцам было достаточно одного основного вещества. В эксперименте синтетический феромон в количестве 10 мкг заставлял большинство самцов характерно размахивать крыльями, проявлять специальные структуры на теле и стремительно направляться к источнику запаха. При добавлении второстепенных компонентов реакция становилась еще более выраженной.