Трансгенный хлопок против хлопковой совки: соревнование брони и снаряда
В 1997 году в Китае начали выращивать генно-модифицированный хлопчатник, вырабатывающий ядовитый для насекомых белок. Это привело к устойчивому снижению численности популяции хлопковой совки - опасного вредителя многих сельскохозяйственных культур. В результате в выигрыше оказались не только производители хлопка, но и крестьяне, выращивающие сою, кукурузу, арахис и различные овощи.
Хлопковая совка (Helicoverpa armigera) - широко распространенный и весьма опасный вредитель, наносящий ущерб множеству сельскохозяйственных культур. Как и другие насекомые, хлопковая совка способна вырабатывать устойчивость к химическим инсектицидам. Так, в начале 1990-х годов в Китае наблюдалась беспрецедентная вспышка численности хлопковой совки, связанная с появлением бабочек, устойчивых к применяемым ядам. Крестьяне, естественно, отвечают на эволюцию вредителей увеличением количества инсектицидов, выливаемых на поля, что, в свою очередь, ведет к росту числа отравлений среди людей и другим вполне очевидным негативным последствиям (см.: K. M. Wu, Y. Y. Guo. The evolution of cotton pest management practices in China // Annual Review of Entomology. 2005. V. 50. P. 31-52).
В 1997 году в Китае начали выращивать трансгенный хлопчатник, в геном которого был вставлен ген бактерии Bacillus thuringiensis. Белок Cry1Ac, кодируемый этим геном, токсичен только для гусениц некоторых бабочек и, по-видимому, безвреден для всех остальных животных включая человека. Нововведение позволило не только повысить урожаи хлопка, но и резко сократить использование химических ядов, что, разумеется, сильно улучшило экологическую обстановку в сельскохозяйственных районах Китая. Помимо прочего, стали расти популяции «полезных» насекомых, которые контролируют численность вредителей. Популяции «вредных» бабочек, живущих в основном на хлопчатнике, таких как хлопковая моль Pectinophora gossypiella, заметно сократились. Хлопковая совка, в отличие от хлопковой моли, живет не только на хлопчатнике, но и на других широко распространенных культурах, таких как табак, соя, арахис и многие овощи. Поэтому трудно было заранее предсказать, как отразится внедрение трансгенного хлопчатника на численности этого вредителя.
Ученые из Китайской академии сельскохозяйственных наук (Chinese Academy of Agricultural Sciences) сообщили в последнем номере журнала Science о результатах широкомасштабного мониторинга хлопковой совки, который они проводили с 1992-го по 2007 год в шести провинциях северного Китая. В зону наблюдения попало свыше 10 млн крестьянских хозяйств, в основном мелких, общей площадью 38 млн га. Из этой площади 3 млн га занимают посевы хлопка, 22 млн га - другие растения, которыми питается хлопковая совка.
Как показало исследование, численность хлопковой совки во всех шести провинциях в течение 1992-1996 гг. была весьма высокой. Сразу же после начала культивирования трансгенного хлопчатника в 1997 году началось быстрое снижение численности совки. Самый главный и отчасти неожиданный результат состоит в том, что численность вредителя стала сокращаться не только на хлопковых полях, но и в посевах всех прочих сельскохозяйственных культур - жертв вредителя. См. рисунок сокращения численности хлопковой совки в Северном Китае после внедрения в 1997 году трансгенного хлопчатника. A - численность совки на хлопчатнике (число яиц на 100 растений), B - численность совки на кукурузе, сое, арахисе и овощах (число личинок на гектар).
Почему же бабочка, способная питаться множеством разных культурных растений, так болезненно отреагировала на то, что одно-единственное из них, к тому же не самое массовое, стало вдруг ядовитым? По-видимому, посевы хлопчатника служат для совки своеобразной «ловушкой». В Северном Китае у хлопковых совок за лето сменяется 4 поколения. Эти поколения развиваются в разное время, и взрослые бабочки выбирают для откладки яиц разные растения в зависимости от сезона. Первая генерация личинок хлопковой совки развивается преимущественно на пшенице. А вот для второй генерации самым «удобным» растением оказывается хлопчатник. Трансгенные растения ядовиты только для гусениц, а взрослые бабочки, к счастью для китайских крестьян, не могут отличить отравленные растения от обычных и продолжают откладывать на них яйца.
Численность хлопковой совки продолжает снижаться уже 10 лет, и никаких признаков нового роста пока не заметно. Бабочки пока не смогли выработать устойчивость к бактериальному токсину Cry1Ac, однако рано или поздно это вполне может произойти (и даже начало уже происходить в США у близкого вида бабочек, Helicoverpa zea, см.: Tabashnik et al. Insect resistance to Bt crops: evidence versus theory // Nat Biotechnol. 2008. V. 26. P. 199-202).
Чтобы оттянуть этот момент, рекомендуется рядом с полями, засеянными трансгенными растениями, отводить небольшие площади под посевы обычного, незащищенного хлопчатника. Эти участки должны служить убежищами для бабочек, не обладающих к устойчивостью к токсину. Благодаря наличию таких убежищ селективное преимущество, получаемое бабочками в результате выработки устойчивости, должно снижаться, и поэтому гены, обеспечивающие устойчивость, будут медленнее распространяться в популяции. Дело в том, что организмы, выработавшие устойчивость к какому-либо яду, в отсутствие этого яда обычно оказываются менее конкурентоспособными, чем их неизменившиеся сородичи.
Однако, как отмечают авторы статьи, бедным китайским крестьянам очень трудно объяснить, почему они должны часть своего и так не слишком большого земельного надела превращать в питомник для вредителей. Почему же совка до сих пор не стала устойчивой к бактериальному токсину? По-видимому, это объясняется тем, что в роли убежищ для бабочек, не обладающих устойчивостью к Cry1Ac, выступают посевы сои, табака, арахиса и других культур, которыми питается хлопковая совка. Всеядность этого вредителя вкупе с обычаем китайских крестьян выращивать на своем участке не одну, а много разных культур делает создание специальных убежищ для неустойчивых бабочек излишним.
В целом десятилетний опыт возделывания трансгенного хлопка в Китае оказался на редкость успешным. От самых опасных вредителей удалось избавиться, и к тому же сильно улучшилась экологическая обстановка. Правда, в последнее время на хлопковых полях расплодились другие вредители - клопы-слепняки (семейство Miridae). Причиной их бурного размножения стало уменьшение количества используемых химических инсектицидов. Но ведь никто и не утверждал, что трансгенный хлопчатник станет панацеей от всех сельскохозяйственных проблем.
Источник: Kong-Ming Wu, Yan-Hui Lu, Hong-Qiang Feng, Yu-Ying Jiang, Jian-Zhou Zhao. Suppression of Cotton Bollworm in Multiple Crops in China in Areas with Bt Toxin-Containing Cotton // Science. 2008. V. 321. P. 1676-1678.
http://elementy.ru/news?newsid=430841
P.S. В отличие от большинства природоохранников, я отношусь к генетически-модифицированным организмам позитивно. Особенно к двум категориям ГМО: во-первых, к с/х растениям, токсичным к вредителям с/х, роде этого хлопчатника, или кукурузы, токсичной для кукурузного мотылька. Есть надежда, что распространение этих сортов позволит снизить пестицидную нагрузку на посевы, а, следовательно, на полезных насекомых, птиц и пр. зверьё, и на наши с вами продукты питания. Во-вторых, мне нравятся генетически-модифицированные растения, которые избирательно концентрируют себе тяжёлые металлы и соль, загрязнённость которыми в городах превышает се допустимые нормы. В городах шт.Аризона такой модифицированный арабидопсис уже используется.
Вообще идея очистки городской среды обитания от загрязнений с помощью генетически модифицированных биоконцентраторов мне нравится, ведь выбросы загрязнений растут экспоненциально, поскольку связаны с жизнедеятельностью живых существ, то есть нас. А мощь городских систем очистки, как всяких технических устройств, растёт линейно или того медленней, и они не справляются, темпы очистки главных загрязнений в городах отстают от загрязнения сё больше и больше. Следовательно, очищать должны специализированные живые организмы, которые тоже размножаются экспоненциально, как это собственно и происходит в экосистеме - на каждый вид отходов приходится свой редуцент, а неиспользованные отходы гумифицируются. В городских экосистемах продуцентов избыток, но резко не хватает редуцентов - так почему бы людям их не создать с помощью сей современной мощи ДНК технологий.
Есть даже проекты связывания углекислоты и борьбы с парниковым эффектом с помощью модифицированной хламидомонады снежной - это ярко - красные одноклеточные водоросли, обитающие в горах выше снеговой линии, выглядит как капли крои на снегу. Но это уже экзотика.
Другое дело, что безусловно вредны все ГМО, включающие «терминаторные технологии» - по социальным причинам, поскольку ранее как бы независимый фермер оказывается в зависимости у корпораций (хотя почувствовать положение рабочего у конвейера и крестьянину и интеллигенту полезно - ведь это их общее будущее, как и остальных «независимых работников»). И вредны те ГМО, выращивание которых пестицидную нагрузку усиливают, а не ослабляет. Это когда сажают ГМО-культуру, устойчивую к некому гербициду, и чтобы ничто иное ей не мешало расти, этим гербицидом поливают вовсю. Ну и дохнет всё что кроме (наиболее известен тут гербицид «Раундап»).
Но даже эти опасности несерьёзны по сравнению с этими экологическими и социальными проблемами, которые уже даёт современное интенсивное капиталистическое с/х. Они точно параллельны проблемам, которые могут создать ГМО, но с лихой перекрывают их по мощности.
См. таблицу про риски, связанные с генетически модифицированными организмами (спасибо marina_fr )
Упоминаемые потенциальные риски.
Однотипные действительные проблемы, возникающие без ДНК-технологий.
Неконтролируемое замещение обычных продуктов продуктами с ГМО. Отсутствие информации о составе продукта. Опасность неконтролируемого развития аллергических реакций, нарушения религиозных запретов.
Неконтролируемое замещение обычных продуктов суррогатными (растительные жиры в молоке, соя вместо мяса). Отсутствие информации о составе продукта. Опасность неконтролируемого развития аллергических реакций, нарушения религиозных запретов.
«Неестественная» биохимия и физиология ГМО, ориентированных лишь на продуктивность и/или скороспелость. Потенциальная неустойчивость к вредителям и конкурентам. Ориентация с/х на интенсивный путь развития, обязательность «больших доз» определённых удобрений, стимуляторов и ядохимикатов.
Общая ориентация селекционеров на максимальную продуктивность/скороспелость, быстрый искусственный отбор при нехватке времени на отбор стабилизирующий (в том числе на устойчивость к вредителям и конкурентам). Ориентация с/х на интенсивный путь развития, обязательность «больших доз» определённых удобрений, стимуляторов и ядохимикатов.
Принудительное вытеснение старых сортов сортами ГМО за счёт терминаторных или иных технологий. Утрата генетического разнообразия, повсеместное присутствие определённых генетических маркеров, потенциальная неустойчивость к болезням и диверсиям.
Диктат монополий на рынке семенного материала, потеря уникальных местных сортов как вековая тенденция. Утрата генетического разнообразия, повсеместное присутствие определённых генетических маркеров, потенциальная неустойчивость к болезням и диверсиям (эпифитотия гельминтоспороза, поразившая кукурузу с Т-цитотипом).
Опасности неконтролируемой рекомбинации ГМО, нарушение природной изменчивости (особенно микроорганизмов).
Неконтролируемое распространение плазмид устойчивости к антибиотикам в больницах и на птицефермах и пр. неконтролируемые формы природной изменчивости.
Распространение ГМО как воздействие, последствия которого невозможно будет адекватно оценить (ввиду повсеместного проникновения и отсутствия должного контроля).
Таких воздействий за прошлый век было уже слишком много (телевидение, синтетические материалы, разнообразные продукты «большой химии», световое загрязнение - возможный источник акселерации). Невозможность адекватно оценить их последствия.
На неделе буду эти мысли толкать в Центре охраны дикой природы на школе юного эколога - посмотрим, как получится.