СПАСТИ МИР ОТ БОЛЕЗНЕЙ: ученые изменили пол комаров, но не смогли сохранить их способность к полету

Иллюстрация: Jack Jefferey Photography

 

Исследователи из Политехнического университета Виргинии (США) установили, что существует ген, способный превращать самок комаров Aedes aegypti в фертильных самцов, а также определили ген, необходимый для их полёта.

Aedes aegypti, известный как «комар жёлтолихорадочный» или «кусака жёлтолихорадочный», — вид двукрылых кровососущих насекомых из семейства комаров. Их легко распознать по ярким белым отметинам на ногах и такого же цвета полоскам, «лире», на переднеспинке.

Первоначальное место обитания этого комара — Африка. Теперь же он успешно живет в Центральной Америке и на Карибах. Поскольку тут популяции «кусаки» изначально были преимущественно городскими, то существует предположение, что комар появился здесь на заре колонизации, привезенный из Африки на кораблях вместе с рабами. В настоящее время его ареал заметно расширился, и «кусаку» можно повстречать в Украине и Грузии, а также на юге России.

Самцы комаров не кусаются, а значит, не способны передавать патогенные микроорганизмы людям. А вот самки Aedes aegypti как раз наоборот — активные кусаки. Они нуждаются в крови для производства яиц и именно через укус становятся переносчиками возбудителей, вызывающих лихорадку денге, чикунгуньи, жёлтую лихорадку, вирус Зика и многие другие болезни.

В генетике локусом называют местоположение определённого гена на генетической или цитологической карте хромосомы. Профессор Чжицзянь Ту говорит, что локус, определяющий мужской пол самца (M локус) Aedes aegypti, наследуется только потомством мужского пола, подобно человеческой Y-хромосоме.

Азадех Арьян, объясняя суть открытия, уточняет:

 

если вставить ген Nix, ранее обнаруженный в М локусе Aedes aegypti, в область хромосом,
которую могут унаследовать самки, то Nix способен превратить самок в фертильных самцов

 

Это открытие может сыграть решающую роль в эффективных методах борьбы с комарами.

Также ученые обнаружили, что второй ген, названный myo-sex, необходим для полета самцов. В целом ученые обнаружили, что в М локусе содержатся, по крайней мере, 30 генов.

Исследователям удалось создать устойчивый набор генов, которые успешно передавались из одного комариного поколения в другое, однако возникла непредвиденная проблема. Насекомые с измененным полом не только оказались крупнее генетических самцов, но и утратили способность к полету (поскольку не был передан ген myo-sex).

Как известно, комары спариваются в полете, поэтому не летающие трансгенные самцы не могли оплодотворить самок.

В ходе эксперимента ученые поместили анестезированных самок к генетически модифицированным самцам, создав условия для спаривания. В результате появилось жизнеспособное потомство, а значит, исследователям действительно удалось сменить пол комаров и вырастить фертильных самцов.

Ученые отмечают, что Nix имеет огромный потенциал при разработке стратегий, контролирующих популяции комаров посредством изменения пола — преображение самок в самцов — что позволит максимально снизить возможность заражения и передачи опасных заболеваний.

Следующий этап — проверка лабораторных исследований в реальных условиях, когда насекомым с измененным полом необходимо будет привить и Nix, и myo-seх, чтобы они сохранили способность к полету.

Напомним нашим читателям, что ученые разрабатывают разные способы борьбы с комарами. Один из наиболее перспективных — метод стерильных насекомых: в лаборатории стерилизуют множество самцов комаров определенного вида, а затем, смешивая с естественной популяцией, их  выпускают в природу. Стерилизованные самцы спариваются с фертильными самками и тем самым не дают им оставить потомство. Через некоторое время это должно привести к общему снижению популяции.

Главный недостаток этого метода — эффективное распределение стерильных комаров на местности — недавно удалось устранить. Ученые разработали и испытали дрон, предназначенный для выпуска в природу стерильных комаров-самцов. Дрон содержит контейнер, рассчитанный на несколько десятков тысяч комаров, и систему дозированного выпуска, не травмирующую насекомых.

Оригинальное исследование: Azadeh Aryan, Michelle A. E. Anderson, James K. Biedler, Yumin Qi, Justin M. Overcash, Anastasia N. Naumenko, Maria V. Sharakhova, Chunhong Mao, Zach N. Adelman, Zhijian Tu. Nix alone is sufficient to convert female Aedes aegypti into fertile males and myo-sex is needed for male flight. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020; 202001132 DOI: 10.1073/pnas.2001132117.