Ученые редактируют гены мух, чтобы бороться с ущербом для урожая
В 2008 году Плодовая муха, известная как пятнистокрылая дрозофила, проделала свой путь из Юго-Восточной Азии в континентальную часть Соединенных Штатов, вероятно, на поставках фруктов. Впервые обнаруженные на малиновых полях Калифорнии, насекомые быстро распространились по другим штатам.
В отличие от обыкновенной плодовой мухи, которую привлекает гниющая пища, пятнистая дрозофила предпочитает спелые, здоровые плоды. Используя зазубренный орган и трубку, самки разрезают кожуру плода и откладывают внутрь свои яйца. При вылуплении яиц появившиеся личинки уничтожают урожай. Инвазивные вредители ежегодно наносят ущерб на сотни миллионов долларов. Чтобы контролировать его, производители полагаются на пестициды, которые убивают насекомых без разбора, в том числе вредителей и полезных жуков. Но ученые работают над новыми решениями, которые однажды смогут заменить или, по крайней мере, ограничить потребность в распылении химикатов.
В прошлом месяце в теплицах штата Орегон исследователи из Министерства сельского хозяйства США начали тестирование такого подхода: стерилизация самцов мух. Насекомые с отредактированным геномом, созданные биотехнологической компанией Agragene из Сент-Луиса, предназначены для подавления популяций диких мух. Идея состоит в том, что если их выпустить в окружающую среду, стерилизованные самцы будут спариваться с дикими самками, что приведет к тупику рождаемости. «Мы считаем, что эта технология способна производить более здоровые фрукты и овощи, не нанося большого ущерба окружающей среде», — говорит генеральный директор Agragene Брайан Уизерби.
Ученые компании использовали инструмент редактирования ДНК Crispr, чтобы удалить два основных гена в эмбрионах мух — один участвует в размножении самцов, а другой — в развитии самок. В результате вылупляются только стерильные самцы, а самки погибают. «Вы не хотите выпускать самок в популяцию, потому что именно они наносят ущерб», — говорит Стефани Гамез, директор по исследованиям и разработкам в Аграгене.
Но прежде чем компания сможет выпустить каких-либо насекомых с отредактированными генами на открытый воздух, их сначала нужно протестировать в теплицах. Работая с государственными исследователями и с разрешения Министерства сельского хозяйства США, компания проверяет, насколько хорошо отредактированные самцы могут удалять неотредактированные популяции мух в тепличных условиях и предотвращать повреждение выращиваемой здесь черники. Эксперименты продлятся два-три месяца.
Теперь компания просит агентство провести полевые испытания в следующем году. В конце концов, план Аграгены состоит в том, чтобы продавать маленькие картонные коробки со стерильными куколками самцов — этап непосредственно перед тем, как мухи превращаются во взрослых особей. На этом этапе куколки находятся в коконе и неподвижны, что облегчает их транспортировку на ферму. (Уизерби говорит, что компания пыталась отправить живых взрослых мух, но некоторые насекомые при этом погибли.) Ящики будут размещены в поле, и когда взрослые мухи появятся, они будут искать самок.
Уизерби считает, что для уничтожения популяции потребуется соотношение четырех или пяти стерилизованных самцов на каждого дикого, а серьезность заражения поля будет определять, сколько насекомых нужно выпустить. Поскольку самцы бесплодны, при спаривании с самками они не производят потомство. Пятнистокрылые дрозофилы живут всего несколько недель, поэтому после гибели первого поколения для поддержания популяции потребуются повторные выпуски отредактированных самцов. Уизерби говорит, что компания начнет с еженедельных выпусков в тепличных экспериментах, но в полевых условиях может потребоваться больше выпусков в течение определенного периода времени.
