В ДНК капустной моли (Plutella xylostella), опасного сельскохозяйственного вредителя, внесли изменение, которое станет причиной гибели потомства этого насекомого.
Капустная моль распространена на всех континентах, кроме Антарктиды. Ее гусеницы питаются листьями не только капусты, но и других растений семейства крестоцветных, от брокколи до горчицы и редиски. Она быстро приобретает устойчивость к инсектицидам и даже со временем начинает есть генетически модифицированные растения, которые, по замыслу разработчиков, должны стать для нее несъедобными. В качестве нового способа борьбы с этим огородным вредителем предложили генетически модифицировать саму капустную моль.
Метод представляет собой новый этап давно существующей технологии борьбы с вредителями, когда при помощи рентгеновского излучения стерилизуют самцов насекомых. Стерилизованных самцов массово выпускают на волю, они спариваются с самками, но потомство такие самки не приносят. Подробнее об истории этого метода можно прочитать в очерке «Польза мужского бесплодия».
Но данный метод имеет существенный недостаток. После обработки рентгеном самцы насекомых не только теряют способность к продолжению рода, но и вообще становятся вялыми и не проявляют особого желания спариваться, поэтому проигрывают в конкуренции за самку необработанным самцам. Специалист по капустной моли Тони Шелтон (Tony Shelton) из Корнелльского университета, возглавляющий нынешнее исследование, сравнивает воздействие рентгеновского излучения на насекомых с ударом кувалды. Поэтому предложен новый метод, где излучение заменяет генная инженерия.
Технологию разрабатывает компания Oxitec, уже опробовавшая ее на комарах рода Aedes, которые переносят желтую лихорадку и другие заболевания, маслинной мухе (Bactrocera oleae), повреждающей плантации оливы, и средиземноморской плодовой мухе (Ceratitis capitata).
Генетики разработали «смертельный ген» (тетрациклиновый вариант активатора транскрипции, tTAV) путем объединения ДНК бактерии Escherichia coli и вируса простого герпеса, затем этот ген был внедрен в геном капустной моли. Действие смертельного гена рассчитано так, что при спаривании с таким самцом потомство женского пола погибает на ранней личиночной стадии. Потомки-самцы выживают, но половина из них наследует ген tTAV, поэтому в следующем поколении история повторяется: все новые самки гибнут. Со временем это приводит к тому, что в популяции насекомых самок почти не остается. В качестве дополнительной меры специалисты Oxitec лишили модифицированных самцов генов, обеспечивающих моли устойчивость к инсектицидам и способность питаться генноинженерными растениями.
В 2015 году Тони Шелтон и его коллеги провели испытание этого метода в теплице и установили, что он позволяет ликвидировать популяцию капустной моли за три поколения. В новом исследовании, начатом три года назад, они проверяли метод в условиях реальных полей.
Исследователи выпустили несколько тысяч молей, подвергшихся модификации, на капустном поле в штате Нью-Йорк. Затем они установили ловушки с ароматическими приманками по всему полю, чтобы посмотреть, как далеко могут перемещаться эти насекомые. Модифицированные моли, так же как и обычные представители вида, не склонны к далеким путешествиям. 95 % не отдалились более чем на 35 метров от места, где их выпустили. Продолжительность жизни самцов модифицированной моли не отличалась от обычных. Лабораторные эксперименты подтвердили, что такие самцы не уступают конкурентам в борьбе за самку, а самка после спаривания с ними откладывает обычное количество яиц. Математическая модель, учитывая эти качества, показывает, что метод будет эффективно уменьшать численность вредителей. На следующем этапе исследования метод будет проявляться в южных регионах США, где численность капустных молей выше.
Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
