Биотехнологии – это комплекс методов изменения и использования живых организмов для получения новой продукции, борьбы с сельскохозяйственными вредителями, переносчиками заболеваний и т.д. Продукты биотехнологии окружают нас повсюду: с помощью дрожжей получают пиво, квас, пекут хлеб; первый антибиотик, пенициллин, был выделен из плесневых грибов; стоит ли говорить о вакцинах, получаемых в ходе биотехнологических процессов.
Малярия и другие опасные заболевания, переносимые комарами
Одним из примеров биотехнологий является борьба с комарами, которые переносят особо опасные заболевания человека, такие как малярия, болезнь Зика, лихорадка тенге и т.д. Только малярией сегодня в Мире болеют сотни миллионов человек в год.
Слово малярия означает «плохой воздух», так как люди замечали связь между болезнью и болотом. С развитием науки и медицины ученые выявили возбудителя этой болотной лихорадки, им оказался маленький внутриклеточный паразит плазмодий, представитель одноклеточных простейших. А переносчиком плазмодий являются комары рода Anopheles, чьи личинки развиваются в неглубоких болотистых водоемах.
На борьбу с малярией в первой половине XX столетия в СССР были затрачены колоссальные ресурсы. На огромных территориях черноморского побережья пришлось развернуть масштабные мелиоративные работы по осушению болот. Водоемы обрабатывали керосином, засыпали инсектицидом ДДТ (он же дуст, ныне запрещенный), что оказало серьезное воздействие на природу.
Биотехнологии борьбы с комарами
Современные технологии предлагают элегантное решение борьбы с комарами – переносчиками болезней. Известно, что не все комары кусаются, это делают только самки. Если взять самцов, сделать их стерильными и выпустить в природу, то они будут конкурировать с нормальными дикими самцами за самок, участвуя в размножении, но не давая потомство. Модифицированные стерильные самцы не нападают на человека, значит выпуск миллионов таких комаров абсолютно безопасен.
В последние годы применяются две основные технологии получения стерильных самцов комаров.
ООО «Verily» разводит зараженных бактериями комаров
Самостоятельное подразделение Alphabet Inc (холдинг, владеющий Google) ООО «Verily» с 2016 года ведет проект «Debug Fresno», собственно в округе Фресно, Калифорния, США. Проект нацелен на инвазивного комара Aedes aegypti (желтолихорадочный кусака), который является переносчиком болезни Зика, денге и чикунгунья. Стерильность самцов комаров в этом проекте достигается методом заражения их бактериями Вольбахии, которые являются естественными симбионтами многих насекомых.
В этом случае вольбахии вызывают так называемую цитоплазматическую несовместимость (цитоплазма – это внутриклеточная жидкость, в которой проходят все обменные процессы), которая приводит к быстрой гибели зародышей комара. В рамках проекта «Debug Fresno» ежегодно выпускается около 1 миллиона самцов Aedes aegypti зараженных вольбахией, хотя мощности проекта позволяют выпускать по 1 млн. в неделю.
Другая особенность проекта в том, что технологии выращивания комаров и сортировки их по полу являются автоматизированными. Выпуск «хороших» комаров осуществляется равномерно благодаря специально разработанным программным алгоритмам (Google же!). Официальные отчеты Verily заявляют эффективность проекта на уровне 95% снижения численности «плохих» кусающихся самок комара Aedes aegypti. Успехи проекта позволили масштабировать опыт на другие регионы: «проект волбахия Сингапур, 2021», «проект Debug Innisfail, Австралия 2018».
Компания Oxitec разводит генетически модифицированных комаров
Компания Oxitec применяет такую же методику выпуска «хороших» самцов насекомых, но их стерильность достигается иным путем. Технология Oxitec вносит изменения в генетический код комара Aedes aegypti таким образом, что в потомстве выживают только самцы, которые вырастают, спариваются и производят таких же условно стерильных самцов. Заявленная эффективность этой методики оценивается на уровне 96% снижения численности «плохих» кусающихся самок комара Aedes aegypti в сравнении с дикими популяциями.
Мощности Oxitec уже позволили произвести более 1 миллиарда генетически модифицированных комаров Aedes aegypti. Территориально проекты Oxitec охватывают штаты Калифорния и Флорида в США, а также некоторые районы Бразилии. Помимо этого вида компания занимается производством модифицированных комаров рода Анофелес (переносчиков малярии) и ряда других насекомых, в основном, различных вредителей сельского хозяйства.
Технология Oxitec использует два гена:
- Самоограничивающий ген предотвращает выживание потомства выпущенного самца насекомого до зрелого возраста.
- ген флуоресцентного маркера производит белок по всему телу насекомых, который светится при воздействии света определенного цвета. Это помогает специалистам Oxitec отслеживать своих насекомых в дикой природе.
Время от времени у общественности возникают вопросы относительно безопасности выпуска генетически модифицированных насекомых в дикую природу. Научные исследования, проведенные на сегодняшний день, не выявили каких-либо изменений в геноме диких популяций комаров в местах выпуска модифицированных самцов.
Преимущества биотехнологических методов борьбы с вредителями и переносчиками болезней слишком очевидны, как с экономической точки зрения, так и в плане вмешательства в природу, в особенности в сравнении с отложенным действием традиционных методов применения пестицидов и ядохимикатов. Похоже, что за биотехнологиями будущее.
Узнать больше: