Mediterrane Bakterien zeigen Potenzial als neue Biopestizide gegen Mücken

Laut der Weltgesundheitsorganisation sterben jährlich über 700.000 Menschen an durch Mücken übertragenen Krankheiten. Die Mücken, die diese Krankheiten verbreiten, sind äußerst schwer zu kontrollieren. Die meisten Arten haben Resistenzen gegen alle wichtigen Klassen synthetischer Insektizide entwickelt, von denen viele Gesundheits- und Umweltrisiken bergen.

Aus lebenden Organismen gewonnene Biopestizide könnten helfen, Resistenzen gegen chemische Insektizide zu überwinden und bieten eine umweltfreundliche Methode zur Schädlingsbekämpfung. Diese Woche berichteten Forscher in der Fachzeitschrift „Applied and Environmental Microbiology“, dass auf der Mittelmeerinsel Kreta gesammelte Bakterienisolate als Insektizide gegen Mücken der Art Culex pipiens molestus wirken, die menschliche Krankheitserreger wie das West-Nil-Virus und das Rifttal-Virus übertragen können. In Labortests töteten Extrakte mit Metaboliten von drei der Isolate innerhalb von 24 Stunden nach Kontakt 100 Prozent der Mückenlarven.

„Diese Metaboliten könnten die Grundlage für die Entwicklung von Biopestiziden mit minimalen Umweltnebenwirkungen bilden“, so die Wissenschaftler.
„Sie bauen sich in der Umwelt schneller ab, reichern sich nicht an und töten im Allgemeinen nicht so viele verschiedene Insektenarten wie chemische Insektizide“,
erklärt Dr. George Dimopoulos, Molekularentomologe und Mikrobiologe an der Johns Hopkins University in Baltimore und am Institut für Molekularbiologie und Biotechnologie (IMBB) auf Kreta.

Entdeckung auf Kreta und das MicroBioPest-Projekt

Die neue Studie wurde von Dimopoulos und dem Molekularbiologen John Vontas vom IMBB im Rahmen des von der Europäischen Union finanzierten Projekts MicroBioPest geleitet.

Die Forscher sammelten 186 Proben von 65 verschiedenen Standorten auf Kreta, darunter Mutterboden, Erde um Pflanzenwurzeln, Pflanzengewebe, Wasserproben und tote Insekten. Anschließend setzten sie C. pipiens molestus-Larven wässrigen Lösungen aus, die die vielversprechendsten Isolate enthielten.

• Mehr als 100 Isolate zerstörten innerhalb von 7 Tagen alle Mückenlarven.
• 37 dieser Isolate zerstörten die Larven innerhalb von 3 Tagen.
• Diese 37 Isolate repräsentierten 20 verschiedene Bakteriengattungen, von denen viele zuvor nicht als potenzielle Biopestizide in Betracht gezogen worden waren.

Weitere Analysen zeigten, dass die schnell wirkenden Bakterien die Larven nicht durch Infektion töteten, sondern durch die Produktion von Verbindungen wie Proteinen und Metaboliten.

„Das ist ermutigend, denn es deutet darauf hin, dass ein auf diesen Bakterien basierendes Insektizid nicht darauf angewiesen wäre, dass die Mikroorganismen am Leben bleiben“, sagte Dimopoulos.

Wie geht es weiter?

Die Wissenschaftler untersuchen nun die chemische Natur der insektiziden Moleküle genauer und stellen fest, ob es sich um Proteine oder Metabolite handelt. Sie testen außerdem das Spektrum der insektiziden Wirkung dieser Bakterien, unter anderem an anderen Arten pathogener Mücken und landwirtschaftlichen Schädlingen.

„Biopestizide bauen sich oft schnell ab und erfordern mehrere Anwendungen“, sagt Dimopoulos. „Die richtige Formulierung und Verabreichung dieser Verbindungen zu finden, wird in Zukunft eine große Herausforderung sein.“

Die neue Studie stellt eine Phase der Entdeckung dar.

„Wir konzentrieren uns nun auf die Grundlagenforschung, also auf die Untersuchung der chemischen Strukturen und Wirkungsmechanismen von Molekülen. Anschließend werden wir uns der angewandten Forschung zuwenden und versuchen, Produktprototypen zu entwickeln. Es gibt derzeit einen starken Impuls für die Entwicklung umweltfreundlicher Insektizide“, fügte er hinzu.