ГМО комары уничтожают себе подобных.

С вредителями, вырабатывающими устойчивость к инсектицидам, и изменением климата, вызывающим бум насекомых, города рассматривают возможность использования выращенных в лаборатории комаров с геном-убийцей.

На северо-западной окраине Висейлии в округе Туларе, штат Калифорния, Брайан Руис едет по знакомой грунтовой дороге, прорезающей сельскохозяйственные угодья. Он подъезжает к оросительной трубе, из-за которой возникла «довольно неприятная» ситуация — небольшой клочок растительности и покрытой водорослями воды, поджаривающийся под июньским солнцем. Когда его тень нависает над лужицей, червеобразное существо длиной меньше полутора сантиметров быстро пытается уйти на глубину и скрыться из виду, но прежде чем ему это удаётся, Руис зачерпывает его длинным металлическим сачком на ручке. Он щурится, разглядывая улов: это личинка Culex — рода, включающего обычных домашних комаров.

Слева направо: В округе Туларе, Калифорния, служба контроля комаров идентифицирует и изучает пойманных диких насекомых; техник Брайан Руис осматривает дом на наличие личинок вредителей.

Пока что она кажется безобидной, даже немного неуклюжей и потешной, барахтаясь в воде вместе с, возможно, сотнями других извивающихся личинок, однако вырастают они в разносчиков болезней, кровососов — тех, кого учёные называют переносчиками. Поэтому Руис помечает это место для обработки бактериальным аэрозолем, токсичным только для этих насекомых. Таков обычный день Руиса, техника Дельта-округа по борьбе с комарами и переносчиками инфекций (DMVCD): он охотится на насекомое, которое охотится на него.

Биологи DMVCD подсчитывают как инвазивные, так и местные виды комаров, собранных из 90 разных ловушек в городских, пригородных и сельских точках.

Округ Туларе, расположенный в сельскохозяйственном сердце Калифорнии, долине Сан-Хоакин, издавна сражался с этим вредителем. DMVCD, независимый округ по снижению численности, был основан по инициативе Женского клуба Висейлии в 1922 году, когда местность опустошала малярия, переносимая комарами. Сегодня над территорией в 712 квадратных миль, известной молочными фермами, цитрусовыми рощами и виноградниками в окружении активно растущей застройки, нависла новая угроза. Aedes aegypti — инвазивный вид комаров, способный распространять вирус Зика, лихорадку денге, чикунгунью и жёлтую лихорадку, — расширил свои владения в Калифорнии, обживая что угодно: от собачьих мисок до маленьких игрушек, оставленных под разбрызгивателями. Работа Руиса стала ещё более хитрой, ведь Ae. aegypti учится избегать практически всех традиционных средств, нацеленных на взрослых кровососов. «Почти всё, что у нас есть, на них не действует», — говорит он.

Сотрудники DMVCD заезжают к ямам с навозом на молочных фермах, чтобы распылить бактериальный биоконтрольный агент против личинок комаров. Обработка действует на Ae. aegypti при регулярном применении.

По мере того как растёт устойчивость к инсектицидам, а изменение климата продлевает сезон размножения и расширяет географический ареал, биологи штата и DMVCD опасаются, что регион может накрыть настоящий бум комаров. «Раньше популяции Ae. aegypti у нас, по сути, не было, — рассказывает Кристал Гриппин, биолог и менеджер научных программ, координирующая мониторинг этого насекомого в DMVCD. — Теперь мы получаем множество точек, где в одну ловушку попадается по 10 самок Ae. aegypti». (Кровь пьют только самки комаров; самцы же довольствуются нектаром и фруктовым соком.)

Летом команда DMVCD выставляет в жилых кварталах два типа ловушек. Синяя предназначена для кровососущих видов, таких как Ae. aegypti.

Как местные противокомариные подразделения вроде DMVCD, так и международные компании ищут новые способы борьбы с вредителями. Биотехнологическая компания Oxitec продвигает один из самых инновационных — и спорных — подходов к сокращению численности Ae. aegypti: выпускать еще больше Ae. aegypti. Только это не простые комары. Это некусающиеся самцы, наделённые геном бомбы замедленного действия, который передается потомству и убивает самок ещё на стадии личинки. «Это стопроцентная гибель для личинок-самок, несущих данный ген, — поясняет Раджив Вайдьянатан, энтомолог и директор программ Oxitec в США. — С падением численности популяции падает и риск заболеваний».

Oxitec надеется сделать округ Туларе следующей площадкой для испытания своей стратегии. После того как компания получила обнадёживающие результаты в пилотном проекте 2021 года во Флориде, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) в марте 2022 года разрешило провести второе испытание в том же штате, а также посмотреть, как технология покажет себя в совершенно иных климатических условиях Центральной Калифорнии. Сейчас чиновники Департамента по регулированию пестицидов штата Калифорния рассматривают заявку компании на получение разрешения; одобрение может означать, что испытания стартуют весной 2023 года.

Хотя изобретение Oxitec запатентовано под маркой «Дружелюбные» комары, не все очарованы генетически модифицированными насекомыми, чьё жужжание слышно по соседству. Национальные и местные общественные группы выражали недовольство как процессом рассмотрения заявки штатом, так и подходом компании к консультациям и общению с жителями.

Если проект в округе Туларе всё же будет реализован, он сможет помочь таким техникам DMVCD, как Руис, подорвать полчища изнутри. Пока агентство ожидает решения штата, оно сотрудничает с Oxitec, обеспечивая столь необходимую связь с сообществом и знание местного ландшафта. «Я очень рад и считаю удачей сотрудничество с Oxitec, — говорит Мустафа Деббун, медицинский и ветеринарный энтомолог, генеральный директор DMVCD. — Я всегда заинтересован в поиске дополнительных работающих методов».

Довольно удивительно, что эти черно-белые насекомые сумели выжить в засушливых ландшафтах округа Туларе, учитывая их тропическое происхождение. Вид Ae. aegypti зародился как лесной комар, предположительно в Африке, прежде чем один из его штаммов распространился по свету, когда люди начали селиться деревнями и запасать воду в ёмкостях. Их прибытие в Америку на невольничьих кораблях в XVII веке принесло с собой вспышки жёлтой лихорадки, а в более позднее время они вызывали другие вирусные инфекции: чикунгунью и денге, известные лихорадкой и болью в суставах, и вирус Зика, способный вызывать врождённые дефекты у детей инфицированных беременных.

Около столетия этот вид держался преимущественно тропических регионов Северной и Латинской Америки, прежде чем мигрировать на север — часто путешествуя «зайцем» вместе с человеком в виде яиц или личинок. Затем, в 2013 году, санитарные службы обнаружили Ae. aegypti в Калифорнии. К июлю 2022 года 22 из 58 округов штата сообщили о присутствии этих комаров в Департамент общественного здравоохранения Калифорнии. (Их замечали и далеко на севере, вплоть до Онтарио в Канаде.)

Это распространение частично обусловлено изменением климата, говорит Эрин Мордекай, эколог-инфекционист из Стэнфордского университета. Комары — эктотермные организмы, то есть они зависят от внешних источников тепла. «Каждый процесс их жизненного цикла, — поясняет она, — зависит от температуры». Более тёплая среда ускоряет их жизненный цикл: они быстрее достигают взрослой стадии, производят больше потомства за более продолжительный сезон размножения и чаще кусают людей. Чтобы избежать иссушающей жары за тридцать градусов, Ae. aegypti начали укрываться в помещениях и в тени, и теперь комариный сезон в DMVCD обычно начинается в апреле и длится до ноября.

Более долгий сезон и растущая популяция увеличивают риск для человека. Хотя в Калифорнии и регистрировались завозные случаи денге, чикунгуньи и Зика, неизвестно ни одного подтверждённого случая распространения этих болезней комарами Ae. aegypti внутри штата — но это вполне возможно. В 2018 году Ae. aegypti был пятым по распространённости видом, отловленным DMVCD: в ловушки наблюдения попалось 2129 особей; в 2021-м агентство поймало 16 450, что сделало этот вид вторым по численности в округе.

Для оценки местных популяций агентство использует ловушки, подстраивающиеся под вкусы целевых видов. Та, что призвана обмануть Ae. aegypti, называется BG-Sentinel — похожий на корзину для белья цилиндр, приманивающий насекомых углекислым газом, который выделяется дрожжевым раствором с сахаром, и запахом, напоминающим аромат грязных джинсов, что исходит от трубочки с гранулами. «Я этот запах уже даже не чувствую», — признается Гриппин из DMVCD. Маленький моторизованный вентилятор в устройстве засасывает внутрь ничего не подозревающих самок, жаждущих кровавого пиршества. Лабораторные техники расставляют около 90 таких приспособлений с приманкой примерно для 16 разновидностей комаров каждый день, пряча их в тени кустов в палисадниках жилых домов и в парках. Некоторые ловушки к моменту сбора на следующее утро вмещают более 4000 комаров.

Чтобы сбить численность комаров, округ пытается уничтожать их в юном, самом уязвимом возрасте. Первым делом команда убеждает местных жителей избавляться от стоячей воды. Но микроскопические чёрные яйца Ae. aegypti легко спутать с плесенью, грязью или даже с волосками от бритья, объясняет Гриппин. Просто вылить воду из ёмкости зачастую недостаточно, потому что яйца могут пережить без влаги до года. «Стоит снова добавить воды — и они вылупляются», — говорит Руис. Он рекомендует тщательно всё отскребать и регулярно перепроверять.

На фермах вокруг округа Туларе Ae. aegypti размножаются в поилках и мисках для животных, в то время как другие инвазивные комары процветают на полях и фруктовых деревьях.

Против личинок участники команды применяют биологические методы, например, расселяют Gambusia affinis, или обыкновенную гамбузию. Этих пресноводных рыбок легко разводить и содержать, поэтому в округе имеется большой инкубаторий, где местные жители могут получить их бесплатно. Если же рыба по какой-то причине не подходит, копошащихся личинок можно обработать в воде природными ларвицидами, такими как Bacillus thuringiensis israelensis.

Если DMVCD фиксирует большое скопление взрослых комаров или наличие в них патогенов, техники ещё до рассвета, пока на улице мало людей, применяют химический туман. По словам Руиса, это самая крайняя мера. «Наша главная цель — вообще не применять химикаты».

Но и химические вещества могут не сработать. Десятилетия чрезмерного использования пестицидов дали комарам время выработать иммунитет. В 2020 году исследователи Департамента общественного здравоохранения Калифорнии опубликовали исследование, посвященное Ae. aegypti в штате, и указали на вероятность формирования у вида устойчивости к пиретроидам — группе широко распространённых инсектицидов. Собственные тесты DMVCD на некоторых выращенных в лаборатории и пойманных в дикой природе особях также показали невосприимчивость к этим соединениям.

С прицелом на поиск альтернативных путей обуздания Ae. aegypti, в 2022 году DMVCD был выбран Oxitec из более чем десяти других округов Калифорнии для проведения испытаний генетических убийц компании. Едва завершив первое испытание в США, Oxitec стремилась расшириться и понять, как её комары поведут себя в более засушливой среде. Сухой зной округа Туларе подходил как нельзя лучше. «Я называю Висейлию нашим "местом Златовласки" (золотой серединой), — говорит Вайдьянатан, директор программ Oxitec в США. — Здесь высокая численность Aedes aegypti… Городок достаточно компактен, чтобы мы могли охватить всю Висейлию так, как никогда не смогли бы в Лос-Анджелесе. И здесь нас поддерживает округ по борьбе с комарами — "Дельта"».

Чиновники в Висейлии видят в новом подходе компании потенциальную панацею. «Технология Oxitec очень изобретательна, — считает генеральный директор DMVCD Деббун. — Думаю, она сработает».

В мае 2022 года во дворах Флорида-Кис начали появляться яркие, защищённые от непогоды контейнеры размером с рисоварку. Но если открыть крышку и залить воду, оттуда не появится горячий пушистый рис. В рамках второго раунда выпуска Oxitec в этих сосудах будут инкубироваться около 7 миллионов яиц выращенных в лаборатории самцов Ae. aegypti от Oxitec. Примерно через 10 дней насекомые вылупятся и отправятся искать самок в радиусе нескольких сотен футов, чтобы передать ген-убийцу, который Oxitec доводила до ума два десятилетия.

Компания была основана в 2002 году при поддержке Оксфордского университета в Великобритании, где до сих пор базируются штаб-квартира и исследовательские мощности ныне американской фирмы. С самого начала Oxitec нацелилась на разработку масштабируемых генетических технологий, способных подавлять популяции вредоносных насекомых — от сельскохозяйственных вредителей вроде гусеницы совки соевой до переносчиков заболеваний, таких как Ae. aegypti. Решение Oxitec — это метод, названный RIDL: выпуск насекомых с доминантной леталью. Иными словами, учёные компании оттачивали генетическую бомбу замедленного действия, смертоносную для целевых насекомых.

Всё началось с созданного Oxitec генно-модифицированного штамма самцов Ae. aegypti, названного OX513A. Внешне они не отличаются от своих диких собратьев, однако эти лабораторные образцы — генетически сконструированные троянские кони, несущие два гена: один позволяет идентифицировать их потомство под ультрафиолетом, а второй сулит гибель любому потомству женского пола. В лаборатории насекомых кормят антибиотиком тетрациклином, который служит «замком», не дающим гену-убийце повернуть рубильник смерти, так что комары могут размножаться в неволе. Но стоит Oxitec выпустить насекомых на свободу, ген активируется вновь в отсутствие препарата. (Современное сельское хозяйство использует тетрациклин, и, хотя в заявлении EPA 2022 года отмечалось, что возможность получения комарами достаточного его количества «крайне маловероятна», компания не может выпускать своих самцов ближе чем на 500 метров от некоторых предприятий, применяющих это лекарство.) После того как самцы Oxitec успешно спариваются, передавая ген, смертельный для женского пола, дикие самки Ae. aegypti откладывают жизнеспособные яйца, но их личинки-самки никогда не достигают кровожадной взрослости.

Кровь подогревают и подают в камеру разведения Culex quinquefasciatus, переносчика вируса Западного Нила. На них DMVCD тестирует инсектициды.

Поскольку самцы Ae. aegypti спариваются только с самками того же вида, в Oxitec утверждают, что их подход не должен повлиять на общее биоразнообразие более 3500 прочих видов комаров в мире. Омар Акбари, молекулярный биолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего, изучающий генетику комаров и работающий с собственной командой над созданием стерильных самцов Ae. aegypti, говорит, что процесс Oxitec способен помочь сократить избыточное применение инсектицидов. «Во многих отношениях я рассматриваю это как "зеленую" технологию, — замечает Акбари. — Я бы сказал, что это отличный, безопасный подход».

Начиная с 2009 года Oxitec приступила к испытаниям — сначала на Большом Каймане, позже в Малайзии, Бразилии и Панаме. Компания сообщила, что на целевых участках с дикими Ae. aegypti численность популяции сократилась до 95 процентов.

Несмотря на эти очевидные успехи, технология вызвала шквал критики. В 2019 году в журнале Scientific Reports вышла статья, в которой утверждалось, что самцы Oxitec скрестились с местными Ae. aegypti в одном из городов бразильского штата Баия, и в результате возникли гибридные самки. Авторы отметили, что неясно, как это может сказаться на передаче заболеваний или других мерах контроля. Вскоре Oxitec ответила, что в статье не было выявлено никаких непредвиденных последствий. Акбари из Калифорнийского университета говорит, что результаты на самом деле показывают: гибриды с генами Oxitec не закрепились в популяции, а редакция Scientific Reports в итоге выразила обеспокоенность в связи с рядом утверждений авторов и интерпретацией данных. Тем не менее противники полевых экспериментов компании до сих пор ссылаются на эту публикацию как на доказательство.

Первому испытанию Oxitec в США предшествовал долгий путь, прежде чем EPA дало зелёный свет выпуску комаров второго поколения — OX5034 — в 2021 году в партнёрстве с Округом по контролю за комарами Флорида-Кис (FKMCD). Заявка прошла два регулирующих ведомства, пока в 2017 году не попала в EPA, запустив весь процесс рассмотрения.

Противоречивый с самого начала план собрал 448 откликов во время публичных слушаний агентства. Своё заключение должно было дать и агентство штата. «Всё это время было крайне важно пытаться просвещать общественность об этом проекте, — рассказывает Андреа Леал, исполнительный директор FKMCD. — Объяснить людям это не так-то просто».

Хотя данные выпуска 2021 года ещё не прошли рецензирование, Oxitec сообщила, что абсолютно все созревшие личинки стали взрослыми самцами, а все охотящиеся за кровью самки погибли. EPA с тех пор разрешило компании продолжить эксперимент, планируя воспроизвести данные первого испытания в большем масштабе и одновременно продвигаться в Калифорнии. Oxitec заявила, что комары, использованные во Флориде, не получали тетрациклин ни на одной стадии, а это значит, что ген-убийца должен был работать как задумано и убивать дочерей.

На месте, в Калифорнии, процесс получения разрешения для Oxitec тоже был неровным. Национальные и местные группы выражали недовольство процедурой рассмотрения. Такие организации, как Центр продовольственной безопасности и «Друзья Земли», отметили, что площадь округа Туларе превышает 4800 квадратных миль, но места планируемого выпуска не раскрываются, так что жители не знают, затронет ли проект их напрямую.

В рамках рассмотрения заявки Oxitec Департамент по регулированию пестицидов Калифорнии (CDPR) провел 15-дневный период общественных комментариев в апреле 2022 года. «Пятнадцати дней категорически недостаточно для чего-то нового в этом районе», — убеждён уроженец округа Туларе Анхель Гарсия, содиректор организации «Калифорнийцы за реформу пестицидов». Гарсия добавляет, что CDPR не предпринял адекватных усилий, чтобы уведомить о сроках подачи отзывов семьи сельхозрабочих; национальные группы также сослались на слишком короткий срок. В объявлении о начале приёма комментариев CDPR указал лишь адрес электронной почты. Представитель CDPR в ответ на запрос Popular Science заявил, что департамент работает над предоставлением дополнительных возможностей для обратной связи, включая второй период комментариев, о котором будет объявлено позже. Он также подчеркнул, что CDPR всегда принимает комментарии по телефону, электронной почте или в письменной форме, и это будет чётко разъяснено в их следующем сообщении для СМИ, заинтересованных сторон и общественности.

На ежемесячном заседании совета DMVCD в мае около дюжины сельхозрабочих, живущих и работающих в округе Туларе, — сообщества, которое и без того борется с воздействием сельскохозяйственных пестицидов, — выразили озабоченность выпуском комаров Oxitec и пробелами в информировании со стороны компании. Некоторые держали плакаты, на одном из которых по-испански было написано: «#No somos ratas de laboratorios» — «Мы не подопытные крысы». Присутствовавшая там Сесилия Андраде, секретарь местной группы, входящей в «Калифорнийцев за реформу пестицидов», отметила, что у многих сельских жителей, в том числе у неё самой, нет стабильного доступа в интернет или его нет вообще, а значит, им сложно узнать о планах Oxitec. «Много информации отсылает на веб-сайт, но многие люди из нашего сообщества не заходят на сайты за новостями», — поясняет она.

Oxitec в ответ на запрос Popular Science по электронной почте сообщила, что все её материалы для работы с населением и содержимое сайта доступны теперь на английском и испанском. Компания заявила, что ведёт поквартирный обход, раздаёт информационные листовки, активно работает в соцсетях, ставит стенды на местных фермерских рынках и мероприятиях, а также проводит ежемесячные вебинары, некоторые совместно с DMVCD. «Мы в общей сложности, наверное, обошли тысячи домов, — говорит Вайдьянатан. — На самом деле люди в подавляющем большинстве прекрасно осведомлены и поддерживают эту технологию. Как во Флориде, так и в Калифорнии у нас обычно в два-три раза больше желающих установить контейнеры для выпуска у себя, чем нам на самом деле нужно».

Пока летняя температура в округе Туларе поднималась выше +32 °C, CDPR продолжал свою регуляторную проверку заявки Oxitec. Департамент не обнародовал сроков своего решения, сообщив лишь, что процесс рассмотрения займёт по меньшей мере несколько месяцев. Но пока власти думают, Oxitec строит исследовательский центр в Висейлии и нанимает полевых и лабораторных техников. DMVCD, в свою очередь, в рамках сотрудничества передаёт компании исторические данные по местным комарам и направляет жителей к информационным ресурсам Oxitec.

Для пилотного проекта во Флорида-Кис Oxitec расставила коробки по принципу «просто добавь воды» с генетически модифицированными самцами-личинками Ae. aegypti.

Долгосрочная цель испытаний Oxitec в США — собрать максимум данных для подачи в EPA заявки на регистрацию продукта и в конечном счёте продавать генетически отредактированных насекомых округам по контролю над комарами и частным потребителям. Но даже если такое одобрение будет получено, Oxitec, скорее всего, столкнётся с конкуренцией.

Компания MosquitoMate из Лексингтона, штат Кентукки, производит лабораторный штамм самцов Aedes albopictus, заражённых видом природной бактерии Wolbachia. Когда эти самцы спариваются в дикой природе с самками своего вида, способными переносить вирусы денге, чикунгуньи и Зика, яйца не вылупляются. Крупномасштабное испытание 2018 года в округе Фресно, к северу от Туларе, показало сокращение целевых популяций на 95 процентов. Такие насыщенные бактериями комары сейчас продаются по цене от 699 до 1199 долларов в зависимости от размера и типа обрабатываемой территории.

Акбари и его команда из Калифорнийского университета в Сан-Диего с помощью инструмента генного редактирования CRISPR пытаются создать стерильного самца Ae. aegypti. Они проводят опросы, онлайн-фокус-группы и интервью, чтобы глубже понять реакцию общества на новые генетические технологии в контроле комаров. По его словам, отклики самые разные, но было очень полезно услышать опасения насчёт выпуска организма, который исследователи, возможно, не смогут контролировать. «Мы должны учитывать эти сомнения в наших разработках», — говорит Акбари.

Про Oxitec с её генетически модифицированными комарами он замечает: «Они, в каком-то смысле, прокладывают дорогу будущим поколениям. Они выходят на рынок первыми, им предстоит иметь дело со всеми трудностями, но пока они успешны, они расчищают место для следующей технологии, которая может оказаться лучше, чем у Oxitec».

Глава DMVCD Деббун говорит, что был бы рад взять на вооружение и метод с Wolbachia, и технологию Oxitec, если данные подтвердят, что они работают — и если это будет устойчиво и финансово посильно. «Мы не частная организация с кучей денег, — говорит он. — Порой делаешь лучшее из возможного с теми средствами, что имеешь». Он надеется, что по мере развития новые технологии подешевеют и пополнят их арсенал наряду с гамбузиями и ларвицидами. «Когда они придут на рынок и станут доступны, — добавляет он, — именно этим мы и займёмся».

А пока команда DMVCD продолжает следить за врагом и сражаться с ним. Брайан Руис удваивает усилия по борьбе с Ae. aegypti: ранее в этом году ему поручили помочь возглавить новую программу просвещения населения о том, как снизить численность кровососов. Поэтому этим летом он ходит от двери к двери, обучая жителей и проводя своего рода детективную работу, чтобы найти потенциальные места размножения.

Что касается новых технологий, которые могут появиться на горизонте, он говорит: «Если есть возможность их применить — применяешь. Но сейчас всё сводится к подворовому обходу… Если бы нас здесь не было, было бы хуже, так что я считаю, мы меняем ситуацию к лучшему».

Источник: Лорен Дж. Янг, фотографии Райана Янга, Popular Science, осень 2022

Предыдущая статья:
Насколько большими были вымершие гиганты? Оценки размеров пересматриваются.