Грибок Nosema смертельно опасен для колоний медоносных пчел и развивает резистентность к фунгицидам, но сконструированные бактерии могут помочь пчелам противостоять инфекции.
Генетически модифицированные кишечные бактерии помогли защитить медоносных пчел от основного ульевого паразита в лабораторных экспериментах. Бактерии производят молекулы РНК, которые выключают два ключевых гена грибка, но не влияют на другие организмы.
Nosema ceranae - грибок, который инфицирует клетки в кишечнике медоносных пчел. Инфицированные клетки выделяют споры, которые пчелы выделяют с испражнениями. Уровень грибка обычно повышается в течение зимы, когда плохая погода удерживает медоносных пчел в ульях, и может привести к гибели многих рабочих особей. "Это действительно серьезный патоген", - утверждает Нэнси Моран из Техасского университета.
Единственное эффективное средство - фунгицид фумагиллин, но он может нанести вред пчелам и другим животным и в настоящее время запрещен в Европейском Союзе. Более того, у Nosema развивается к нему резистентность. Моран разрабатывает более безопасные методы лечения на основе явления, известного как глушение генов или РНК-интерференция (RNAi). Когда клетки обнаруживают кусочки двухцепочечной РНК, они воспринимают это как вирусную атаку и отвечают разрушением РНК, содержащей соответствующую последовательность. Это означает, что белок, кодируемый этими конкретными РНК, не создается.
Двухцепочечная РНК быстро разрушается в кишечнике млекопитающих, но у некоторых насекомых она может проникать в клетки и выключать или заглушать определенные гены. Это позволило надеяться на разработку пестицидов на основе РНКи, которые наносят вред только целевому организму, но одна из проблем заключается в том, что создание большого количества РНК стоит дорого.
Поэтому группа Моран вместо этого создала симбиотическую кишечную бактерию Snodgrassella alvi, которая встречается только у пчел, для производства двухцепочечной РНК. В 2020 году они показали, что этот подход может помочь защитить пчел от клещей варроа и вируса деформации крыльев.
Теперь команда адаптировала этот подход для воздействия на два ключевых гена Nosema, предотвращая производство спор в зараженных клетках. Через семь дней после того, как пчелы в лаборатории были намеренно инфицированы Nosema, только 19 % пчел из контрольной группы были живы, по сравнению с 71 % пчел, которых кормили инжиниринговыми S. alvi. Кроме того, обработанные пчелы произвели более чем на 90 % меньше спор.
По словам Моран, можно будет создать S. alvi, которая одновременно будет защищать от Nosema, варроа и вируса деформации крыльев. Теперь она надеется показать, что ульи, в которые были добавлены такие бактерии, выживают лучше, чем другие. Но такое исследование должно проводиться в герметичных условиях теплиц, а у команды пока нет таких возможностей. Моран не считает, что измененная S. alvi будет бесконечно долго сохраняться в ульях. "Почти всегда модифицированные особи не живут вечно, потому что они не так конкурентоспособны, как не модифицированные", - отмечает она.
Источник: New Scientist, 12 June 2023