Один из самых опасных сельскохозяйственных вредителей, кукурузный корневой червь, демонстрирует тревожные темпы эволюции, развивая устойчивость к передовым биотехнологиям. Новое исследование, опубликованное в авторитетном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что эти жуки способны противостоять даже новейшим генетически модифицированным сортам кукурузы, которые сочетают в себе белки Bacillus thuringiensis (Bt) и технологию РНК-интерференции (RNAi). Это открытие создает серьезную проблему для защиты урожая и устойчивости агропромышленного комплекса США.
Энтомологи из Аризонского университета провели беспрецедентный анализ данных, собранных за последние два десятилетия в нескольких штатах так называемого «Кукурузного пояса» Америки. Изучив миллионы образцов кукурузного корневого червя, ученые пришли к критическому выводу: на полях, где вредители уже выработали устойчивость к Bt-белкам, эффективность комбинированных сортов с технологией RNAi также значительно снижена. Этот факт ставит под сомнение долгосрочную надежность генетически усиленных методов борьбы с вредителями.
Кукурузный корневой червь, которого часто называют «жуком на миллиард долларов», наносит колоссальный экономический ущерб. Ежегодно американская кукурузная промышленность теряет около 2 миллиардов долларов из-за снижения урожайности и тратит еще один миллиард на борьбу с этим вредителем. Личинки жука безжалостно поедают корни кукурузы, нарушая поглощение воды и питательных веществ и ставя под угрозу одну из самых ценных сельскохозяйственных культур Америки.
В свое время внедрение генетически модифицированной Bt-кукурузы стало настоящим прорывом, позволившим значительно сократить использование инсектицидов широкого спектра действия, которые могут наносить вред окружающей среде и здоровью человека. ГМ-кукуруза была спроектирована так, чтобы производить токсины, смертельные для определенных насекомых-вредителей, но безопасные для людей и других животных. Однако, как и в случае со многими биологическими методами контроля, эволюционное давление способствовало появлению устойчивых популяций корневого червя, что со временем свело на нет первоначальные успехи.
Чтобы противостоять адаптации вредителей, семеноводческие компании разработали стратегию «пирамиды», объединив в одном растении несколько различных Bt-белков. Теоретически это должно было затруднить выработку устойчивости. Тем не менее, в ходе непрекращающейся эволюционной гонки вооружений корневые черви научились противостоять и этому подходу. Новым словом в борьбе стала технология РНК-интерференции (RNAi), коммерческое применение которой началось в 2022 году. Она работает по принципу «отключения» жизненно важных генов у вредителя, нарушая его биологические процессы. В отличие от Bt-токсинов, RNAi воздействует на генетический аппарат с высокой точностью.
Проблема, как показало исследование, заключается в том, что технология RNAi, призванная работать в паре с Bt-белками и наносить вредителю двойной удар, вышла на рынок уже в невыгодных условиях. Широко распространенная устойчивость к Bt-токсинам привела к тому, что даже эта тщательно продуманная комбинация оказалась скомпрометирована и менее эффективна на полях с резистентными популяциями жуков.
Эта тревожная тенденция подчеркивает, что ни одна, даже самая сложная технология, не может быть панацеей. Исследователи настаивают на необходимости комплексного подхода к борьбе с вредителями, который сочетает генетические, агротехнические и экологические методы. Такие традиционные практики, как севооборот, нарушающий жизненный цикл вредителей, и сохранение «убежищ» с немодифицированной кукурузой, остаются незаменимыми для замедления распространения устойчивости.
«Эволюция не останавливается. Корневые черви адаптируются, и если фермеры не будут диверсифицировать свои стратегии, мы рискуем столкнуться с хроническими проблемами, подрывающими устойчивость сельского хозяйства», — предупреждает Брюс Табашник, ведущий автор исследования. Работа ученых служит призывом к аграрному сектору: биотехнологии должны разумно интегрироваться в более широкую систему защиты растений, чтобы обеспечить продовольственную безопасность в будущем.