Биология

Колорадский жук Leptinotarsa decemlineata — один самых злостных вредителей сельского хозяйства, который специализируется на картофеле и других пасленовых. Будучи родом из Скалистых гор, за последние 100 лет жук завоевал большую часть Северного полушария и сейчас осваивается в Китае. Свыше 50 различных пестицидов не смогли остановить картофельного вредителя, поэтому для борьбы с ним ученые прибегли к избирательной генетической технологии — РНК-интерференции.

Колорадский картофельный жук (Leptinotarsa decemlineata) — небольшое насекомое из семейства жуков-листоедов. Его родиной считают Скалистые горы, расположенные в западной части США и Канады. Там жук с узнаваемой полосатой окраской был заурядным травоядным насекомым, питающимся дикими растениями из семейства пасленовых.

Все изменилось, когда картофель — сейчас одна из самых важных сельскохозяйственных культур — усилиями людей попал из родной Южной Америки в США, в том числе штат Колорадо. Там в середине XIX века Leptinotarsa decemlineata переключился с родственных картошке диких пасленовых на нее саму, а заодно помидоры, баклажаны, болгарские перцы и другие культуры. Началось настоящее нашествие этого вредоносного и инвазивного вида.

К 1920-м годам жук был замечен на полях Западной Франции, затем упорно продвигался на восток и юг, «захватывая» посадки картофеля по всей Европе, а потом и в Азии. Недавно он добрался до Китая — одного из самых крупных производителей картофеля в мире.

Люди уже почти сотню лет активно борются с жуком, используя в том числе пестициды с различными механизмами действия. К сожалению, не слишком успешно: L. decemlineata быстро приспосабливается к очередной отраве и уже безразличен к полусотне инсектицидов.

Это заставило ученых искать новые способы уничтожения жука. Результатом стал метод на основе молекулярной генетики, а именно — РНК-интерференции (RNAi). Биологи создали препарат двухцепочечной РНК (дцРНК) с заданной последовательностью, который наносят на растения в виде спрея. Попав в организм личинки жука вместе с листьями, дцРНК влияет на экспрессию жизненно важного гена и не дает жуку синтезировать необходимый белок, вызывая смерть.

Не менее важно, что РНК-интерференция очень специфична и не вредит другим, неродственным «колораду» насекомым и тем более человеку и другим позвоночным.

Агентство по охране окружающей среды США (United States Environmental Protection Agency, EPA) четыре года рассматривало заявку частной фирмы, создавшей новый RNAi-препарат против колорадского жука, и одобрила его в январе 2024-го. Выходит, вскоре в США соберут первый урожай картошки, выращенной под защитой новой генетической технологии. Параллельно идут испытания подобных препаратов против других вредителей — например, клещей Varroa destructor, паразитирующих на медоносных пчелах.

Специалисты показали безопасность нового средства для индикаторных видов насекомых — например, медоносных пчел и божьих коровок, однако существуют опасения насчет множества других. Например, нередко обитающего рядом с картофельными полями жука-плавунчика Brychius hungerfordi. С другой стороны, не исключено, что и к таким «генетическим пестицидам» колорадский жук сумеет приспособиться.

Если пестициды на основе РНК покажут эффективность и безопасность, в будущем их можно будет использовать более эффективно. Например, создавая генетически модифицированные растения, которые сами синтезируют нужные молекулы дцРНК и защищают себя от вредителей без дальнейшей помощи человека.