ГМО-гены изменяют взаимодействие дикого хлопка с насекомыми
Все хлопковые растения, произрастающие на полуострове Юкатан в Мексике, могут выглядеть одинаково, как неухоженные кусты с цветами, цвет которых варьируется от бледно-желтого до фиолетового цвета. Но гены, ускользающие от генетически модифицированного хлопка, существенно изменили некоторые из этих местных растений, изменив их биологию и способ взаимодействия с насекомыми.
Один тип ускользнувшего гена заставляет дикий хлопок выделять меньше нектара. Не имея средств для привлечения защитных муравьев, которые защищают его от травоядных, хлопок съедается. Еще один ускользнувший ген заставляет дикий хлопок производить излишки нектара, соблазняя множество муравьев, которые могут сдерживать других насекомых, включая опылителей, сообщили исследователи 21 января в Scientific Reports.
«Это очень интересные эффекты», говорит Норман Эллстранд, биолог-эволюционист из Калифорнийского университета в Риверсайде. «Это первый случай, который действительно сообщает, что вся экосистема может быть нарушена» после того, как трансгены попадут в дикую популяцию.
По словам Алисии Мастретта Янес, молекулярного растениеводческого эколога Национальной комиссии по знанию и использованию биоразнообразия в Мехико, результаты ставят под сомнение устоявшееся мнение о том, что, когда гены генетически модифицированных культур ускользают в дикую природу, они оказывают только нейтральное влияние на дикие растения и воздействуют на сорняки. Полученные результаты подтверждают, что неожиданные результаты этого генетического переноса, который «никогда не предполагался или, по крайней мере, не предполагался как возможный», действительно иногда случаются, говорит она.
Ранее ученые пытались объяснить, что происходит после того, как ДНК генетически модифицированных культур попадает в их дикие родственники (SN: 29.01.16). Но большинство исследований проводилось в тщательно контролируемых условиях, и очень немногие из них проверяли последствия, если таковые вообще имели место этих переносов генов в естественные экосистемы.
Скудные доказательства побудили Ану Вегьер, растениеводческого генетика из Национального автономного университета Мексики в Мехико и ее студентов выяснить это. Страна была их естественной лабораторией. Известный нам хлопок (Gossypium hirsutum) впервые появился и разнообразился между 2 и 1,5 миллионами лет назад в Мексике, и его местные разновидности до сих пор встречаются по всей стране. За последние 25 лет огромные поля пушистого генетически модифицированного хлопка также появились по всей северной части страны.
За это время Вегьер исследовала Мексику в поисках дикого хлопка, но нашла его на краю обрывов, городских свалок и посреди шоссе. По ее словам, дикий хлопок любит расти в самых негостеприимных местах, где ему не приходится конкурировать с другими видами. В 2018 году Вегьер и ее группа отправились в биосферный заповедник Риа Лагартос, изолированный прибрежный район на полуострове Юкатан. Находясь всего в нескольких метрах от самых белых пляжей, исследователи проводили долгие дни, наблюдая и собирая образцы хлопковых растений под палящим солнцем, когда их безостановочно кусал рой комаров.
Вернувшись в городскую лабораторию, команда извлекла ДНК из 61 растения, которая она собрала, и обнаружила, что 24 растения не содержат трансгенов. 21 растение имело трансген, придающий устойчивость к гербициду глифосату; 7 теперь могли производить смертельный токсин, убивающий вредных насекомых; а остальные 9 имели оба ускользнувших гена в своем генетическом коде.
«Что меня больше всего удивило, так это то, как легко было найти изменения там, где мы не ожидали их», говорит Вегье, поскольку ближайшие поля генетически модифицированного хлопка находятся на расстоянии почти 2000 километров.
Под воздействием химического вещества вызывающего стресс, растения с устойчивостью к глифосату производили намного меньше нектара, чем дикорастущие растения. Нектар — это сладкая закуска, которую дикий хлопок выделяет всякий раз, когда его едят, в обмен на услуги телохранителей особенно агрессивных видов муравьев. Эти растения также выглядели наиболее потрепанными, когда у них брали образцы. Без вкусной награды и без муравьев, защищающих хлопок от голодных травоядных, эти растения пострадали больше всех по сравнению с местными растениями, в которых не было трансгена.
Обработанные тем же химическим веществом, растения с геном инсектицида все время источали нектар, выделяя больше чем дикие растения без генов, и становились непреодолимым маяком для защитных муравьев. Но в образце растений, взятых исследователями, было не так много гена инсектицида, что позволяет предположить, что либо муравьи, либо сам трансген отпугивали других насекомых. Это могло помешать опылению цветков хлопка, не давая растению размножаться.
Полученные результаты интригуют, считает Уго Пералес, агроэколог Колледжа де ла Фронтера Сур в Чьяпасе, но он призывает к осторожности. По его словам, неконтролируемая реальная среда Риа Лагартос заставила исследователей работать с очень небольшим количеством растений. «Есть предположение, что что-то происходит, но это предположение необходимо проверить».
Для Вегьера выводы исследования очевидны. Поскольку Мексика является резервуаром генетического разнообразия хлопка, она утверждает, что было бы разумно ограничить внедрение генетически модифицированных вариантов. «Мы знаем, что присутствие трансгенов необратимо, и экологические последствия необратимы», говорит она.
Источник: sciencenews.org/article/modified-genes-distort-wild-cotton-plant-insect-interactions
