Эпидемия лихорадки Зика, угрожающая десяткам тысяч неродившихся детей, заставила задуматься не только медиков. Пока ученые заняты разработкой вакцины против «новой Эболы», все громче звучат призывы к уничтожению всех комаров — переносчиков Зика и других опасных болезней. «Лента.ру» попыталась разобраться в генетических, радиологических и химических способах реализации «комариного геноцида» и его возможных последствиях.
У кровососущих насекомых, заражающих человека малярией и другими смертельными болезнями, репутация давно и безнадежно испорчена. По некоторым данным, комары погубили почти 50 процентов исторической численности человечества — больше, чем войны, чума и голод. Одна только малярия (передается при укусах комаров рода Anopheles) ежегодно уносит до двух миллионов жизней. Южноазиатский Aedes albopictus, активно заселяющий все континенты, разносит вирусы чикунгунья, денге, вирус лихорадки Западного Нила и прочие малоизученные опасные заболевания. Экономический ущерб, который наносят человечеству комары, поражает воображение: одна только лихорадка денге обходится отдельно взятой Бразилии в 1,35 миллиарда долларов ежегодно.
Похоже, эпидемия лихорадки Зика может стать последней каплей. «Комары — это летающие шприцы, словно специально “заточенные” на распространение болезней. Зика — только последняя в их послужном списке», — объясняет биолог Кевин Эсвельт (Kevin M. Esvelt). Даже ведущий научный журнал Nature доказывал, что комары не создают никаких особых благ для экосистемы и их уничтожение не принесет природе никакого вреда.
А людям — только пользу.
Сушить, лечить, травить и облучать
До недавнего времени речь шла главным образом не об уничтожении, а о контроле над численностью насекомых. Для этого ликвидируют гнезда личинок — пресноводные водоемы. За свою короткую жизнь комары редко залетают за пределы 180 метров от места рождения. Ликвидация воды в кормушках для птиц, старых шинах, цветочных горшках, водосточных трубах и тому подобных местах позволяет практически сразу снизить численность комаров. Именно осушением болот в начале XX века боролись с малярией на Кубе и в Панаме.
Но все лужи, пруды, ручьи и реки в округе высушить нельзя, поэтому на помощь приходят химические средства — инсектициды и особенно ларвициды (препараты против личинок). Среди последних популярен Bacillus thuringiensis israelensis (Bti) — токсичный для личинок комаров препарат на основе бактерий. Также для защиты от вредителей пользуются токсичными ловушками: они имитируют привлекательные «гнезда» и содержат ядовитые химикалии, убивающие личинок.
Личинки москитов
Изображение: Centers for Disease Control and Prevention
Впрочем, эти проверенные средства с точки зрения радикальных москитофобов весьма несовершенны: действуют на ограниченной территории, требуют постоянного участия человека, а главное — не гарантируют полного уничтожения. «Супероружие» против комаров обещает создать биотехнология.
Первый подход — заразить комаров опасной для них бактерией Wolbachia. Микроб не только сокращает продолжительность жизни насекомых, но и лишает их способности переносить заболевания (например, лихорадку денге). Wolbachia ведет свою бактериологическую войну с другими патогенами, подавляя их в организме комаров.
Беда в том, что искусственно введенная паразитам Wolbachia убивает их слишком рано, и они не успевают спариться с самками и распространить бактерии по всей популяции. Но даже если эта проблема будет решена, инфицирование Wolbachia стоит слишком дорого: чтобы заражать комаров тысячами, нужны десятки специализированных лабораторий и сотни сотрудников. По мнению ученых, этот метод приносит плоды только на географически изолированных территориях (вроде Галапагосских островов), где можно гарантировать, что после нескольких месяцев дорогостоящих мероприятий на территорию не прилетят здоровые комары.
Большей известностью пользуются генно-модифицированные комары, которых выращивает британская биотехнологическая компания Oxitec: самцы-мутанты, передающие местным самкам ген, заставляющий личинки насекомых умирать до достижения половой зрелости. В 2009 году на Каймановых островах в Карибском море благодаря этой технологии численность популяции Aedes aegypti сократилась примерно на 75 процентов.
В 2015 году Oxitec получила от властей Бразилии карт-бланш на эксперименты. В кварталы Пирасикабы, где наблюдается максимальная концентрация комаров Aedes aegypti (переносчиков лихорадки денге), было выпущено около шести миллионов генно-модифицированных насекомых. Они не только способствуют ранней смерти своего потомства, но и заставляют личинки светиться красным в ультрафиолете, что дает ученым возможность контролировать эффективность данного метода. Биологи расставили в Пирасикабе горшки с водой, куда самки Aedes aegypti откладывают яйца. Соотношение красных и нормальных личинок показало, что 50 процентов потомства дали генно-модифицированные комары.
ГМ-комаров компании Oxitec выпускают на волю в Бразилии. Январь 2016 года
Фото: Paulo Whitaker / Reuters
В ходе испытаний, проведенных в бразильском городе Жуазейру, насекомые Oxitec за полгода сократили местную популяцию на 95 процентов, оказавшись почти в два раза эффективнее самых мощных инсектицидов.
Однако ученым неизвестно, насколько сокращение численности переносчиков влияет на заболеваемость. «Теоретически чем меньше комаров, тем меньше людей заражаются, но на самом деле все нужно проверять. Множество насекомых может давать лишь несколько новых случаев болезни, и наоборот», — отмечает Маргарет Капурру (Margareth Capurro) из Университета Сан-Паулу, руководитель испытаний в Жуазейру. Другие исследователи предупреждают, что эффект новой технологии может оказаться кратковременным: налетят комары из других районов, и здоровая часть популяции вернется к прежним размерам.
Инструментарий генной инженерии этим не исчерпывается. Генетики из Института изучения малярии Джонса Хопкинса разработали генно-модифицированные бактерии, живущие в кишечной микрофлоре комаров и дающие им иммунитет к возбудителям малярии, передающийся по наследству. В Университете Мэриленда придумали трансгенный грибок, усиленный веществом из яда скорпионов, который уничтожает в организме комаров до 98 процентов малярийных паразитов.
Стоит ли подталкивать эволюцию?
Но все эти многообещающие методы, опять же, недешевы и ограничены в масштабах воздействия, а эпидемия Зика уже сейчас принимает в Южной Америке массовый характер (несколько миллионов заразившихся). Ахиллесова пята ГМ-комаров — медленное распространение. Еще Чарльзу Дарвину было известно, что эволюция никуда не торопится, а мутации закрепляются в популяции только при благоприятствующих этому условиях среды. Неудивительно, что дорогостоящих мутантов приходится изготавливать снова и снова — даже если мутации привнесены радиацией, как недавно предложило МАГАТЭ.
«Подтолкнуть» эволюцию может генный драйв — искусственное распространение нужного гена в популяции за счет повышения его шансов на наследование (независимо от пользы кодируемых им свойств для организма). Усилить гены (например, убирающие Х-хромосомы в сперме, из-за чего рождаются только комары мужского пола) можно с помощью системы редактирования генома человека CRISPR/Cas9. Однако сами генетики призывают к осторожности в применении CRISPR/Cas9 вне лабораторий: пока не известно, какие последствия может иметь переделка генома. Так что привлечь CRISPR/Cas9 к крупномасштабному истреблению комаров пока вряд ли получится.
Громкие призывы «убить комаров» вызывают опасения, что власти южноамериканских стран могут запаниковать, заставить своих ученых отбросить осторожность и начать геноцид комаров. Однако многие исследователи убеждены, что кровососущие враги человека вовсе не бесполезны для экосистемы. Они являются важным пищевым ресурсом для пресноводных рыб, стрекоз, пауков, ящериц, лягушек и даже птиц. Выбывание комаров из пищевой цепочки ударит не только по этим видам, но и по тем, кто ими питается.
Если кого-то мало волнует будущее ядовитых лягушек Бразилии или «комариной рыбки» гамбузии, можно напомнить им, что истребление комаров на той или иной территории высвободит крупную экологическую нишу, которую заполнят комары из соседних районов или другие насекомые. Как рассказывает энтомолог Джо Конлон (Joe Conlon) из Американской ассоциации контроля над комарами, «если мы завтра их уничтожим, экосистемы побарахлят немного, а затем вернутся к нормальной жизни, а место комаров займет нечто лучшее или худшее». Именно «худшего» и опасаются экологи. Сотни мошек и клещей, мух и блох будут рады поживиться тысячами литров «бесхозной» человеческой крови — и кто знает, какие болезни они принесут?