Война генов - Насекомые наносят ответный удар

Борьба человека с «вредоносной» природой подчас напоминает сражение равных противников. Как только люди нанесут, казалось бы, решающий удар, окружающая среда отступит, немножко переведет дух и обойдет атакующих с фланга. Чудеса адаптации насекомых к достижениям современной науки обнаружили биологи на полях США. Несколько лет назад фермеры с подачи ученых стали засеивать поля генномодифицированным сортом хлопчатника. Усовершенствованное растение могло стойко противостоять атакам вредителей, что резко сократило потери урожая. Но, как сообщило AFP, энтомологи из Аризонского университета выяснили, что хлопковая совка Helicoverpa zea (бабочка, гусеницы питаются листьями хлопчатника) научилась обходить ухищрения биоинженеров.

Генномодифицированный хлопчатник, о котором идет речь, является одним из наиболее успешных проектов в области применения биотехнологий в сельском хозяйстве. При этом сам сорт разработан на основе открытия, которому уже около ста лет. В начале прошлого века ученые обнаружили, что бактерия Bacillus thuringiensis (буквально «тюрингская бацилла») умеет бороться с насекомыми. Этот микроб производит несколько токсинов, которые убивают бабочек и жуков, но безвредны для млекопитающих. То есть в руки биологов попал идеальный инсектицид природного происхождения, оставалось лишь направить это орудие точно в цель -- на сельскохозяйственных вредителей.

Производить препараты на основе культур Bacillus thuringiensis (Bt) начали в середине прошлого столетия. А когда микробиологи и генетики научились манипуляциям с ДНК, то они смогли сделать так, чтобы смертоносные для насекомых токсины вырабатывало само растение. Первые эксперименты по выведению сортов культурных растений, которые сами, без какого-либо опрыскивания, сражались бы с прожорливыми насекомыми, делались именно с микробом Bacillus thuringiensis. Вначале был модифицирован геном табака, после чего насекомые начали держаться подальше от плантаций, потом ученые научили и другие растения вырабатывать токсины «тюрингской бациллы». К примеру, картофель, синтезирующий такие токсины, умеет отпугивать колорадского жука. Просто мечта огородника! Кроме того, гены Bt были встроены в ДНК пшеницы, кукурузы, хлопчатника, других распространенных культур. И надо отдать должное достижениям генной инженерии: урожайность модифицированных растений значительно выше, чем у сортов, выведенных путем традиционной селекции.

Аризонские энтомологи изучали насекомых, выживших на полях, засеянных ядовитыми для них хлопчатником и кукурузой. Пять видов самых распространенных вредителей с точки зрения генетики оказались такими же, как и их родственники, питающиеся обычными, традиционными сортами. А вот хлопковая совка преподнесла ученым сюрприз. Выяснилось, что за несколько лет эти бабочки успешно приспособились к новым условиям. У них появился ген, позволяющий сопротивляться токсину Cry1Ac, который хлопчатник «позаимствовал» у «тюрингской бациллы».

Другими словами, эволюционные механизмы хлопковой совки вполне успешно оказали сопротивление инженерам-генетикам. Те, в свою очередь, могут утешаться тем, что эта бабочка оказалась единственным видом, устоявшим в сражении с применением ДНК-оружия: остальные-то вредители вынуждены обходиться «морально устаревшим» геномом. Кроме того, по словам руководителя исследовательской группы Брюса Табашника, эволюционировать смогла лишь популяция совки в двух штатах -- Арканзас и Миссисипи. Много это или мало, распространится ли устойчивость к токсину на насекомых, обитающих на других территориях, пока непонятно. Вдобавок, по словам Табашника, новые сорта генномодифицированного хлопчатника вырабатывают сразу два токсина Bacillus thuringiensis -- Cry1Ac и Cry2Ab. А это означает, что вредителям придется выдержать еще один раунд в битве за урожай.

У генномодифицированных культур есть и сторонники, и противники. И факт появления насекомого, эволюционировавшего под воздействием новых «отравленных» сортов, это скорее аргумент в пользу отказа от вмешательства в ДНК (или, по меньшей мере, в пользу более осторожного внедрения генной инженерии). Правда, в смежной области биологии -- в медицине -- с подобной бедой столкнулись давно. Проблема болезнетворных бактерий, устойчивых к существующим антибиотикам, стала уже общим местом. Скажем, если раньше сразу после диагноза врачи назначали убойный курс антимикробных препаратов, то теперь, прежде чем выписать лекарство, выясняют в лаборатории, как на него отреагирует вредная бактерия. Давно известны устойчивые к антибиотикам возбудители туберкулеза, брюшного тифа, менингита, пневмонии и других опасных заболеваний.

Впрочем, никакие проблемы с лекарствами не останавливают медиков: раз надо лечить людей, будут придумываться новые препараты, более сильные или более хитрые, нападающие на микробов «с другого фланга». Видимо, то же самое случится и с «казусом хлопковой совки». Человечество пошло на седьмой миллиард, и всю эту нашу ораву надо чем-то кормить и во что-то одевать. Манипуляции с генетикой сейчас кажутся самым простым способом добиться сельскохозяйственного изобилия. И пока одна удачная мутация хлопкового вредителя переломить общую тенденцию не сможет. Тем более что пока наука обгоняет эволюцию: не зря же Брюс Табашник говорил о новом сорте хлопчатника, который генетики «вооружили» двойным набором токсинов Bt. Но вот что будут делать биоинженеры, когда у «тюрингской бациллы» закончатся ее созданные эволюцией боеприпасы?