과학자들의 새로운 연구에 따르면 전 세계 농업에서 널리 사용되는 일반적인 살충제는 분자 수준에서 호박벌의 유전자 발현을 변경하고 번식 능력을 방해하여 작물 수분과 식량 안보에 장기적인 위협이 될 수 있음이 밝혀졌습니다.
꿀벌과 기타 수분 곤충은 현대 농업의 초석입니다. 그들은 많은 과일, 채소 및 종자 작물을 번식시켜 인간의 식탁에 안정적인 식량 공급을 보장합니다. 그러나 해충으로부터 작물을 보호하기 위해 사용되는 살충제는 수분 매개자에게 해를 끼칠 경우 이 중요한 생태 서비스에 해를 끼칠 수 있습니다.
이번에 우려되는 화학물질은 설폭사플로르(sulfoxaflor)다. 이 농약은 2013년부터 사용됐다. 주로 진딧물 등 흡인성 해충을 표적으로 삼는다. 옥수수, 대두 등 농작물 분야에 널리 사용되며 농작물 해충의 예방 및 방제에 탁월한 효과가 있습니다. 그러나 연구 결과에 따르면 설폭사플로르가 꿀벌에게 독성이 있는 것으로 나타났으며 과학계에서는 저용량 노출이 꿀벌 번식 및 분자 수준 메커니즘에 미치는 영향을 추적해 왔습니다.
미국 조지아 공과대학 연구팀은 새로운 연구에서 저용량 설폭사플로르 노출이 꿀벌의 번식을 방해할 뿐만 아니라 꿀벌 체내 여러 유전자의 발현 활동을 크게 변화시킨다는 사실을 추가로 확인했습니다. 이 연구는 미국 농무부의 자금 지원을 받았습니다. 연구자들은 통제된 환경에서 일벌을 낮은 수준의 설폭사플로르에 노출시켰고 다양한 조직 부분에서 유전자 발현의 변화를 발견했습니다.
그 결과, 호박벌의 난소 조직이 가장 영향을 받은 부위였으며 유전자 활동에 극적인 변화가 있었던 것으로 나타났습니다. 연구팀은 이런 유형의 난소 유전자 발현 장애는 벌 군집의 전반적인 번식 성공률을 감소시켜 장기적으로 벌 군집 수 감소에 기여할 수 있다고 지적했다. 이 효과를 자세히 특성화하기 위해 연구자들은 실험에서 호박벌 조직을 신속하게 냉동한 다음 살충제 노출 후 유전자 활동의 변화를 분석하고 컴퓨터 모델을 사용하여 가장 크게 영향을 받는 생물학적 과정을 식별했습니다.
연구팀의 리더 중 한 명이자 조지아 공과대학 생물과학부 교수인 마이클 구디스먼(Michael Goodisman)은 이번 연구의 독특한 점은 유전자 발현의 분자적 변화를 개별 벌과 벌에 대한 실제 생태학적 결과와 직접적으로 연관시킨다는 점이라고 말했습니다. 이러한 종류의 교차 규모 증거는 농약 위험 평가에서 여전히 매우 드뭅니다.
이 연구는 또한 오늘날 농업이 직면한 핵심 문제를 강조합니다. 한편으로는 수확량과 농민의 이익을 보장하기 위해 해충을 효과적으로 통제하려면 살충제가 필요합니다. 반면에 호박벌과 같이 표적이 아닌 유익한 곤충에 대한 피해를 최소화해야 합니다. 이 연구의 첫 번째 저자인 Sarah Orr는 Georgia Tech에서 박사후 과정 동안 실험을 주도했으며 현재 Tampa 대학교의 조교수로 재직하고 있습니다. 그녀는 과학적 연구의 목표는 수분 시스템에 의존하는 전 세계 식량 생산을 보호하기 위해 해충 관리와 곤충 보존 사이에서 실행 가능한 절충안을 찾는 것이라고 강조했습니다.
연구자들은 꿀벌 군집을 안정적으로 유지하는 것이 수분을 보장하는 데 중요하다고 지적합니다. 살충제 압력과 같은 요인으로 인해 꿀벌 군집에 자손이 부족한 경우 작물 수분 효율이 필연적으로 감소하여 수확량과 생태계 건강에 영향을 미칩니다. 사이테크데일리
설폭사플로르는 호박벌이 직면하는 다양한 스트레스 요인 중 하나일 뿐이라는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 살충제 노출 외에도 지구 온난화, 잦은 폭염 등 환경 변화가 점점 더 중요한 스트레스 요인이 되고 있습니다. 과학자들은 설폭사플로르 같은 농약이 벌의 생리와 분자 수준에서 어떻게 영향을 미치는지에 대한 심층적인 이해를 통해 농부와 규제 당국에 의사 결정을 위한 보다 과학적인 기초를 제공하고 농작물 수익을 보장하는 동시에 농업과 자연 생태계에 핵심 서비스를 제공하는 수분 매개자를 더 잘 보호할 수 있기를 바라고 있습니다.