Предложили использовать генетически модифицированную сперму для борьбы с «плохими» насекомыми.

Некоторые насекомые способны переносить инфекционные заболевания, что представляет собой серьезную угрозу для здоровья человека. Например, малярия передается людям через укусы инфицированных самок комаров рода Anopheles, что приводит к 608 тысячам смертей ежегодно. Комары Aedes aegypti распространяют вирусы, вызывающие арбовирусные заболевания, такие как лихорадка денге, чикунгунья, желтая лихорадка и вирус Зика. Каждый год около 390 миллионов человек заражаются лихорадкой денге, и около 20 тысяч из них умирает.

Также в природе существуют насекомые-вредители, которые наносят значительный ущерб сельскохозяйственным культурам. По самым скромным оценкам, в 2017 году ущерб от таких насекомых составил 162 миллиарда долларов США для мирового сельского хозяйства.

Люди уже давно нашли способы борьбы с вредителями, используя пестициды. Тем не менее, у этого метода есть свои недостатки. Пестициды — это химические или биологические препараты, которые могут нанести вред окружающей среде или здоровью человека. Более того, со временем многие организмы развивают устойчивость к определенным веществам, содержащимся в пестицидах, что делает эти препараты неэффективными.

В последнее время появился альтернативный метод борьбы с вредителями — биоконтроль популяций с использованием генетических технологий. Среди таких вариантов: 

Метод стерильных насекомых (Sterile Insect Technique), при котором в дикую природу выпускается большое количество стерильных насекомых (обычно самцов);

Контроль экспрессии гена (Release of Insects carrying a Dominant Lethal). Ученые работают над созданием генетически модифицированных самцов, которые несут доминантный летальный ген.

Однако оба метода имеют свои ограничения. Первый требует массового производства модифицированных самцов, что может быть экономически невыгодно. Второй метод, как оказалось, не позволяет полностью контролировать популяцию определенных насекомых, поскольку самки, спариваясь с генетически модифицированными самцами, продолжают питаться кровью и передавать болезни до своей естественной смерти.

Австралийские биоинженеры Сэмюэль Бич (Samuel Beach) и Мацей Маселко (Maciej Maselko) из Университета Маккуори в Сиднее предложили новый подход к борьбе с «плохими» насекомыми, основанный на генной инженерии. Этот метод, в отличие от ранее упомянутых, направлен на сокращение численности кусачих самок сразу после спаривания с самцами.

Метод включает внедрение ядов пауков и морских анемонов в половые железы насекомых. После генетической модификации самцы начинают производить нейротоксин (в их геном внедряются гены, кодирующие такие белки), который затем передается самкам вместе со спермой. Яд влияет на организм самки и сокращает ее продолжительность жизни. Таким образом, самцы становятся постоянными производителями токсина благодаря измененным генам. Ученые поделились своим открытием в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Биоинженеры провели серию лабораторных экспериментов. В частности, они протестировали на самцах плодовых мушек (Drosophila melanogaster) семь белков-нейротоксинов, полученных от различных организмов. Наилучшие результаты показали токсины самцов паука Phoneutria nigriventer и морского анемона Anemonia sulcata. Самки плодовых мушек, спариваясь с генетически модифицированными самцами, жили на 37–64 процента меньше по сравнению с контрольной группой. Важно отметить, что модифицированные самцы сохраняли способность эффективно привлекать самок, что критически важно для успешного применения метода в природе.

Затем, основываясь на данных полевых испытаний других генетических технологий борьбы с вредителями, ученые смоделировали влияние данного метода на популяцию комаров Aedes aegypti. Моделирование показало, что даже умеренный уровень смертности самок способен сократить популяцию на 40–60 процентов быстрее, чем традиционные методы.

По словам Маселко, насекомые вряд ли смогут развить устойчивость, поскольку яд воздействует только на специфические генетические пути. Эти токсины не представляют угрозы для млекопитающих и других полезных насекомых. Однако авторы исследования отметили, что необходимо провести дополнительные испытания на комарах, чтобы окончательно подтвердить эффективность и безопасность метода в дикой природе. Это может занять до трех лет.