Генетична зброя проти комах: отруйне сім’я як новий метод контролю

Комахи завдають значної шкоди людству, поширюючи смертельно небезпечні хвороби та спричиняючи величезні економічні втрати в сільському господарстві. За даними Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН, щороку через шкідників втрачається від 20% до 40% світового врожаю, що еквівалентно збиткам у 70 мільярдів доларів США. Традиційні методи боротьби, зокрема пестициди, стають дедалі менш ефективними, адже багато комах розвивають стійкість до хімічних речовин.

Генетичне модифікування комах є перспективною альтернативою. Один із підходів, що вже довів свою ефективність, полягає у випуску стерильних самців, які спаровуються з самками, але не дають потомства. Інша методика передбачає введення летальних генів, що знищують личинки комах до того, як вони досягають репродуктивного віку.

Вчені з австралійського університету Маккуорі пішли ще далі, запропонувавши радикальний підхід до боротьби зі шкідниками. Біологи Семюель Біч і Мацей Маселко розробили методику, що передбачає створення генетично модифікованих самців, чия сперма містить отруйні білки. Після спарювання токсини проникають у тіло самки, вражають її нервову систему та викликають параліч і зупинку дихання.

Для перевірки цієї технології дослідники використали фруктових мушок Drosophila melanogaster, які широко застосовуються в генетичних експериментах. У їхню ДНК були вбудовані гени, що відповідають за синтез токсинів, запозичених у бразильського мандрівного павука (Phoneutria nigriventer) та середземноморської анемони (Anemonia sulcata). В результаті модифіковані самці виробляли отруйне сім’я, яке вбивало самку після спарювання.

Експерименти показали, що після контакту з токсичною спермою тривалість життя самок зменшувалася на 37–64%. За допомогою комп’ютерного моделювання вчені розрахували ефективність цього підходу для боротьби з комарами Aedes aegypti, які є переносниками вірусів денге, Зіка та жовтої гарячки. Модель показала, що метод токсичних самців може бути ефективнішим за нинішні стратегії біоконтролю.

Хоча ця технологія має великий потенціал, перед її впровадженням потрібно вирішити низку важливих проблем. По-перше, наразі метод випробувано лише на плодових мушках, і невідомо, чи він буде так само ефективним для інших видів комах, зокрема комарів чи сільськогосподарських шкідників. По-друге, смертність самок після спарювання досі не є стовідсотковою, тому вчені припускають можливість використання інших токсинів, зокрема отрут скорпіонів, змій або хижих комах.

Ще одне важливе питання — екологічні ризики. Масове скорочення популяції комах може мати небажані наслідки для екосистеми, оскільки багато з них відіграють важливу роль у запиленні рослин та є їжею для інших тварин. Впровадження такого підходу також потребує значних фінансових ресурсів, що може бути проблемою для країн із низьким рівнем доходу, де поширені небезпечні інфекційні захворювання.

Альтернативним методом може стати паратрансплантація — технологія, за якої в кишківник комахи вводяться генетично модифіковані бактерії, що виробляють токсини проти паразитів, не завдаючи шкоди самій комасі. Це дозволяє зменшити поширення небезпечних хвороб без безпосереднього знищення популяції.

Оскільки шкідливі комахи швидко адаптуються до методів боротьби, науковці шукають різні підходи для контролю їхньої чисельності. Генетичні методи, зокрема токсичне сім’я, можуть стати ефективним інструментом у боротьбі з хворобами та захисті сільського господарства в майбутньому.