Трансгенный гриб уничтожил малярийных комаров за две недели

Его оружием стал паралитический яд, позаимствованный у австралийского паука

В арсенале средств против малярии появилась еще одна позиция — генетически модифицированный гриб. В природе он паразитирует на малярийных комарах, поэтому свободно проникает в их организм, а модификация заставляет его выделять вещество-инсектицид. Ученые протестировали его эффективность в условиях, максимально близких к реальным. По сравнению со своим природным собратом трансгенный гриб оказался более жестоким, а главное, действовал быстрее, не давая комарам возможности отложить яйца.

Несмотря на то что лекарства против малярии открыли уже давно, она остается угрозой для более 2 миллиардов человек, которые живут в местах обитания ее переносчиков, малярийных комаров (Anopheles). Надежного способа предотвратить ее распространение ученые пока не придумали. В ход пытались пустить и генетическую модификацию самих комаров, и распыление лекарств против возбудителя малярии — плазмодия. Однако основным методом борьбы с проблемой остаются инсектициды, к которым комары постепенно обретают устойчивость.

Новым этапом сражения с малярией может стать гриб Metarhizium pingshaense — специализированный паразит малярийных комаров. Сначала ученые предлагали просто заражать им насекомых в промышленных масштабах. Пробные исследования в Танзании действительно показали, что обработка домов грибными спорами снижает количество укусов. Но полностью вывести комаров таким методом не удается, поскольку сам по себе M. pingshaense не очень агрессивен и убивает хозяина медленно, давая ему время на размножение.

Таракан, убитый грибом Metarhizium pingshaenseChengshu Wang and Yuxian Xia / PLoS Genetics

Поэтому ученые решили усилить гриба дополнительным оружием — паралитическим ядом Hybrid, выделенным из австралийского паука Hadronyche versuta. Они встроили в ДНК гриба соответствующий ген и поместили его под промотор Mcl1, который стимулирует работу подведомственных ему генов только при контакте с гемолимфой (аналогом крови) комара. Таким образом, гриб оказывался токсичен только внутри хозяина.

Разрушительную силу вооруженного паразита исследователи проверили на «москитосферах». Это небольшие вольеры, отделенные от окружающей среды москитными сетками, чтобы комары не могли их покинуть, а воздух, вода и тепло снаружи проникали внутрь. В вольерах находились аналоги африканских хижин, растения и специальные зоны для размножения — пластиковые поддоны, погруженные в почву, на которые из нее стекала вода.

Москитосферы, которые использовали ученыеEtienne Bilgo

Кроме того, в некоторых из москитосфер висели черные хлопковые полотна, пропитанные кунжутным маслом со спорами паразитического гриба. В одной группе вольеров это были модифицированные грибы, производящие флуоресцентные белки, которые для насекомых были опасны не более, чем природные паразиты. В другой же группе содержались токсичные грибы.

Пробные эксперименты показали, что комары предпочитают сидеть на черной ткани, где они незаметны для хищников, или под потолком хижин. Так или иначе, за ночь, которую насекомые провели в вольере, паразиты заразили около 75% из них. При этом комары, зараженные токсичными грибами, жили меньше, чем носители обычных паразитов, — пять дней против девяти.

Затем в каждый из вольеров исследователи поместили по 1000 самцов и 500 самок, чтобы сформировать полноценно размножающуюся популяцию. За две недели жизни в москитосферах с токсичными грибами взрослых особей там почти не осталось. При этом «безопасные» грибы проявили себя менее эффективно: популяция комаров снизилась до примерно 500 особей, но продолжила размножаться.

Авторы работы рассчитывают, что их способ борьбы с малярией будет востребован, поскольку яд Hybrid официально одобрило для применения Агентство по охране окружающей среды США (U.S. Environmental Protection Agency), а гриб M. pingshaense крайне специфичен и не опасен для других насекомых. Кроме того, его споры не разносит ветер, они образуются только на трупах малярийных комаров, которые быстро уничтожают падальщики. Поэтому борьба с комарами будет локализована только в тех местах, где они угрожают здоровью людей