Стратегии по отсрочке развития устойчивости насекомых к трансгенным культурам основаны на предположениях, которые часто являются чрезмерно оптимистичными, показывает новое исследование, проведенное учеными UA. С 1996 года по всему миру культивируется в общей сложности более миллиарда акров сельскохозяйственных культур, генетически выращенных для производства белков из бактерии Bacillus thuringiensis (Bt) для борьбы с насекомыми-вредителями. Поскольку некоторые вредители быстро развивают устойчивость к Bt культурам, которые делают только один токсин, биотехнологические компании ввели Bt культуры, называемые "пирамиды", которые производят два или более Bt токсинов, активных против одного и того же вредителя. Такие пирамиды были приняты во многих странах с 2003 года, включая Соединенные Штаты, Индию и Австралию.
Чтобы оценить потенциал пирамид для замедления эволюции устойчивости вредителей, Ив Карьер и Брюс Табашник, из Колледже сельского хозяйства и наук о жизни, проанализировали данные 38 исследований, в которых сообщается о воздействии 10 Bt токсинов, используемых в трансгенных культурах на 15 насекомых-вредителей. Они обнаружили, что во многих случаях фактическая эффективность сельскохозяйственных культур против вредных организмов не оправдывает ожиданий, используемых для создания компьютерных имитационных моделей, целью которых является прогнозирование эволюции устойчивости вредных организмов. Таким образом, моделирование может недооценивать, насколько быстро вредные организмы адаптируются к Bt культурам и привести к неадекватному руководству по борьбе с ними.
Идею создания пирамид Bt можно объяснить по аналогии с замком и ключом. Замок на двери - рецепторный белок в кишечнике насекомого, а ключ - Bt токсин, который связывается с этим рецептором. Чтобы убить насекомое, токсин должен быть подогнан под замок, чтобы открыть дверь и проникнуть внутрь.
Если у вас только один ключ - один токсин - и мутация изменила замок - рецептор - то токсин не сможет открыть дверь и проникнуть внутрь. Насекомое стойкое и выживает. Теперь представьте, что у вас есть два ключа: один для входной двери и другой для задней двери. Допустим, вы пытаетесь проникнуть через парадную дверь, но ключ не работает, потому что замок изменился. Второй ключ пропустит вас через заднюю дверь, при условии, что замок там не изменился. Так что, если вы не можете убить насекомое одним способом, вы можете убить его другим. Так работают пирамиды.
Однако, согласно новому исследованию, описанный выше сценарий является идеальной ситуацией, которая зачастую недостижима в реальном мире. С другой стороны, некоторые Bt-пирамиды могут содержать два токсина, которые связываются с одним и тем же рецептором.
Если каждый токсин сам по себе является высокоэффективным и два токсина действуют независимо, пирамида должна уничтожить по меньшей мере 99,75 процента Bt-вредителей. Другими словами, менее трех из каждых тысяч восприимчивых насекомых должны выжить.
Чтобы найти ответы, Нил Крикмор из Сассекского университета, эксперт по структуре и функционированию Bt токсинов, использовал доступные в Интернете данные для анализа сходства токсинов в каждой из их трех составных частей, называемых доменами. Как и в предыдущих биохимических работах, показывающих, что средний домен токсинов играет ключевую роль в связывании с рецепторами, новое исследование показывает, что перекрестная устойчивость между токсинами связана со сходством их последовательности аминокислот в этой области. Результаты нового исследования также показывают, что сходство последовательности аминокислот в другой области способствует гибели Bt-чувствительных насекомых на пирамидах.
"Наши результаты говорят о том, что ключи - токсины - используемые фермерами во всем мире для выращивания Bt культур, часто не так сильно отличаются друг от друга, как хотелось бы", - сказал Табашник. "А это, в свою очередь, имеет огромные последствия для агентств, которым поручено устанавливать стандарты по размерам размещаемых приютов".
Стратегия предоставления убежища является основным подходом, используемым для задержки устойчивости вредителей к Bt культурам в Соединенных Штатах и в других странах. Эта стратегия основана на идее, что убежища, состоящие из не Bt растений-хозяев вблизи или на полях Bt культур, производят восприимчивых вредителей, которые спариваются с редкими устойчивыми особями, живущими на Bt культурах. В Аризоне стратегия предоставления убежища блестяще срабатывала против розового червя, где вредитель боролся с фермерами хлопчатника в течение столетия, но сейчас его немного. С другой стороны, в Индии, где фермеры не сажали укрытий, розовые черви быстро развивались, сопротивляясь Bt хлопчатнику.
