Устойчивость вредителей к биотехнологическим культурам набирает обороты
В 2016 году фермеры по всему миру засеяли более 240 миллионов акров (98 миллионов гектаров) генетически модифицированной кукурузы, хлопка и сои, которые производят инсектицидные белки бактерии Bacillus thuringiensis, или Bt. Эти Bt-белки убивают некоторых прожорливых вредителей-гусениц и жуков, но безвредны для людей и считаются экологически чистыми. Хотя органические фермеры успешно использовали Bt-белки в спреях более полувека, некоторые учёные опасались, что повсеместное использование Bt-белков в генетически модифицированных культурах приведёт к быстрой эволюции устойчивости у вредителей.
Исследователи из Университета Аризоны в Таксоне провели анализ, чтобы оценить эту проблему и выяснить, почему в одних случаях вредители адаптировались быстро, а в других — нет. Чтобы проверить прогнозы об устойчивости, Брюс Табашник и Ив Карьер из Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни проанализировали глобальные данные об использовании Bt-культур и реакции вредителей. Их результаты опубликованы в текущем выпуске журнала Nature Biotechnology.
Проанализировав опубликованные данные по 36 случаям, представляющим реакцию 15 видов вредителей в 10 странах на всех континентах, кроме Антарктиды, учёные обнаружили, что к 2016 году в 16 случаях устойчивость существенно снизила эффективность Bt-культур в полевых условиях (по сравнению с тремя случаями к 2005 году). В этих 16 случаях вредители эволюционировали в среднем чуть более чем за пять лет.
«Позитивный момент в том, что в 17 других случаях вредители не выработали устойчивости к Bt-культурам», — отметил Табашник, добавив, что некоторые культуры остаются эффективными даже после 20 лет. Оставшиеся три случая классифицируются как «раннее предупреждение об устойчивости».
Согласно статье, как лучшие, так и худшие исходы соответствуют прогнозам, основанным на эволюционных принципах. Факторами, способствующими сохранению эффективности Bt-культур, оказались рецессивное наследование устойчивости у вредителей и наличие обильных рефугиумов (участков с обычными, не-Bt растениями).
Новое исследование показало, что устойчивость вредителей к Bt-культурам развивается сейчас быстрее, чем раньше, в основном из-за того, что устойчивость к некоторым Bt-белкам вызывает перекрёстную устойчивость к родственным Bt-белкам, производимым последующими культурами.
Обнадёживающим событием стала недавняя коммерциализация биотехнологических культур, производящих новый тип Bt-белка — вегетативный инсектицидный белок (Vip). Все остальные Bt-белки в генетически модифицированных культурах относятся к другой группе — кристаллическим (Cry) белкам. Поскольку эти две группы Bt-белков сильно различаются, перекрёстная устойчивость между ними низка или отсутствует.
«Эти растения были чрезвычайно полезны, и устойчивость, как правило, развивалась медленнее, чем ожидало большинство людей», — сказал Табашник. «Мы всегда ожидаем, что вредители адаптируются. Однако если мы сможем отсрочить появление устойчивости с нескольких лет на несколько десятилетий — это большая победа».