Są nią gąsienice motyla nocnego barczatki sosnówki (Dendrolimus pini, L.), które żywią się igłami sosny, siejąc w lasach spustoszenie na ogromną skalę. Z drugiej strony słowa miłości pomiędzy motylami barczatki mogą być kluczem do zapobiegania wybuchom niszczycielskiego obżarstwa – przynajmniej w przypadku rzeczonego motyla. Monitorowanie populacji tych szkodników, a w przyszłości także jej kontrolowanie, staje się możliwe dzięki ciężkiej pracy zespołu naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF) kierowanych przez Prof. Rafała Szmigielskiego. Rozszyfrowano tu chemiczne hieroglify języka, za pomocą którego samice barczatek przywabiają samce, znajdując sposób, jak poradzić sobie z żarłoczną bestią i uratować sosnowe lasy. Przyjrzyjmy się bliżej ich odkryciu.

Żarłoczne gąsienice motyla barczatki sosnówki (Dendrolimus pini, L.) są zdolne zniszczyć dziesiątki tysięcy hektarów lasu. Mimo braku ekologicznych środków do skutecznej walki z tym owadem, z sosnami nie przyjdzie nam się żegnać. Drogę ku skutecznej ochronie przed barczatką znaleźli naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN. Rozszyfrowali oni chemiczne „słowa miłości”, za pomocą których samice barczatki przyciągają samce. Nowy preparat oparty m.in. na składnikach feromonu płciowego żarłocznego owada opracowana przez naukowców z IChF PAN może być skutecznym narzędziem do monitorowania, a w dalszej perspektywie – także do kontroli liczebności barczatki w naszych lasach.

Barczatka sosnówka Dendrolimus pini, ćma o krępej budowie i szaro-brązowym wybarwieniu, to jeden z największych nocnych motyli w Polsce. Po zimowaniu w ściółce gąsienice tego motyla wspinają się do koron sosen, gdzie intensywnie pożerają igły. Ponieważ na jednym drzewie może żerować nawet kilkaset wiecznie głodnych gąsienic, gwałtowny wzrost populacji barczatki może prowadzić do zagłady znacznych połaci lasu. Wobec braku ekologicznych i wydajnych środków do zwalczania barczatki, kluczowego znaczenia nabiera informacja o zmianach w liczebności jej populacji. Jednak w pułapki z syntetycznymi feromonami, stosowane dotychczas przez leśników do przywabiania samców, łapało się stosunkowo niewiele owadów. W ramach projektu realizowanego przez naukowców z IChF PAN we współpracy z Instytutem Badawczym Leśnictwa (IBL) podjęto się opracowania nowego i znacznie efektywniejszego odpowiednika feromonu płciowego barczatki sosnówki Taki preparat mógłby służyć nie tylko do monitorowania, ale też do kontrolowania populacji motyli w danym terenie.

Badania nad chemicznym językiem miłości barczatki sosnówki od początku okazały się trudniejsze, niż naukowcy zakładali – i to z zupełnie zaskakujących powodów. Badania rozpoczęto od identyfikacji składników feromonów wydzielanych przez młode samice barczatki sosnówki. W celu opracowania preparatu wabiącego żarłoczne samce pod lupę wzięto wszystkie związki chemiczne, będące składnikami feromonu seksualnego. Co ciekawe, oprócz znanych wcześniej związków chemicznych, w wydzielanych „perfumach feromonowych” wykazano zawartość innych składników, w tym – związków pochodzących z igieł drzew macierzystych oraz nieznanych wcześniej związków organicznych, które znacząco wpływały na zachowanie gąsienic. Wychwycone substancje rozdzielano chromatograficznie na pojedyncze składniki i poddawano szczegółowej analizie chemicznej z użyciem m.in. tandemowej spektrometrii mas. Porównanie struktur zidentyfikowanych cząsteczek wydzielanego feromonu seksualnego barczatki ze składem preparatu dostępnego na rynku umocniło badaczy w przekonaniu, że jedną z istotniejszych przyczyn słabej reakcji barczatek na syntetyczny feromon był jego uproszczony skład chemiczny w porównaniu z naturalnym feromonem płciowym owada, w tym brak jego kluczowych bioaktywnych komponentów.

„Naszym celem było zidentyfikowanie wszystkich substancji w feromonach wydzielanych przez barczatkę i stworzenie unikalnej receptury pozwalającej na odwrócenie uwagi motyla od drzew iglastych. A wszystko po to, aby ocalić lasy przed ich obżarstwem barczatki” – twierdzi Prof. Rafał Szmigielski

Na podstawie wyników własnych analiz, chemicy z IChF PAN zaprojektowali nowe kompozycje  mieszanin feromonowych, które poddano licznym testom z użyciem nowoczesnych technik bioanalitycznych w laboratorium, w tym – tunelu wiatrowego, olfaktometrii oraz elektroantenografii a następnie – w badaniach terenowych. Barczatki umieszczano w tunelu powietrznym eksponując je na określone związki chemiczne, a także we własnoręcznie zbudowanych terrariach celem sprawdzenia zachowania w środowisku naturalnym. Tak też przeprowadzono setki eksperymentów z samicami i samicami motyla, eksponując je na działanie różnych związków. Naukowcy wzięli pod lupę (Z5)-dodekanal, oznaczany skrótem (Z5)-12:Ald, naturalnie występujący w igłach sosnowych i przyciągający gąsienice oraz octan (Z5)-deken-1-ylu tzw. (Z5)-10:OAc, który z kolei je zniechęca. Badania wykazały istotną rolę tych dwóch związków na zachowanie barczatki.

„Zidentyfikowana przez nas i opatentowana mieszanina związków chemicznych można – naturalnie z odpowiednią umownością – potraktować jako pewne słowa o nietrywialnej budowie, wypowiedziane w chemicznym języku barczatek. Główny akcent jest tu położony na dwie 'głoski', z których jedną ludzie wymawiają inaczej niż drugą. Żeby to chemiczne "'I love you” wybrzmiało naprawdę przekonująco, potrzeba jeszcze innych dodatkowych słów, zwiększających nośność głównego przekazu, takich związków pochodzenia roślinnego” - wyjaśnia Prof. Rafał Szmigielski.

Wcześniejsze środki dostępne na rynku przywabiały do pułapek feromonowych nie więcej niż kilka-kilkanaście samców barczatki sosnówki na jedną pułapkę w okresie kilku tygodni. Tymczasem chemiczne nawoływanie się za pomocą mieszaniny substancji opracowanej przez grupę z IChF PAN zwiększyło tę liczbę nawet do 160 samców do jednej pułapki w zaledwie 3-4 dni. Taki skokowy wzrost zainteresowania ze strony owadów leśnicy zgodnie uznali za ogromny sukces, gdyż zwiększa on prawdopodobieństwo  ocalenia lasów sosnowych od apetytu tych żarłocznych owadów.

Identyfikacja nowych składników feromonu płciowego emitowanego przez samice ćmy Dendrolimus pini oraz ich korelacja z określonym zachowaniem tego małego żarłoka to krok naprzód w kierunku skutecznej ochrony lasów sosnowych. Badania naukowców nad stworzenie syntetycznych feromonów to także coś więcej niż tylko monitorowanie zachowania ćmy. To przede wszystkim praca interdyscyplinarna i zamiłowanie do natury i fascynującego mikroświata.

Niniejsze badania uzyskały dofinansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (nr umowy PBS2/A9/25/2013).