Кроме того, вольбахия заводится в нематодах, в том числе у той, что вызывает слоновость. Причем мутуалистическая связь бактерии с нематодой настолько велика, что если вы убьете вольбахию, то убьете и нематоду. Из этого следует, что основным направлением исследований слоновой болезни становится поиск способов уничтожения вольбахий.
Совсем недавно сделали случайное открытие, что зараженные вольбахией двукрылые не могут передавать вирусы. Оно привлекло внимание исследователей вирусных заболеваний, переносимых комарами, в первую очередь лихорадки денге. Если комары, зараженные вольбахией, передают меньше возбудителя денге, возможно, получится использовать бактерии для уменьшения случаев заражения лихорадкой денге. В ходе эксперимента в северо-восточном австралийском городе Таунсвилл с населением 187 000 человек и значительным уровнем лихорадки денге[435] за четыре года после завоза комаров, инфицированных вольбахией, не было зарегистрировано ни одного случая заболевания. Помимо этого, вольбахия демонстрирует потенциал для снижения угрозы вирусов чикунгуньи и лихорадки Западного Нила.
Как сказала мне Келли Дайер: «Прелесть этого подхода в том, что вы не влияете на популяции комаров, что может привести к кошмарным экологическим последствиям» (из-за ключевой роли комаров в пищевых цепочках). Дайер описывает эту область исследований как «крайне активную» и добавляет, что «Билл Гейтс, например, вложил кучу денег в исследования вольбахий».
Если бактерии могут поддерживать или уничтожать определенных комаров в популяции, можем ли мы манипулировать генами комаров, чтобы сделать то же самое? Необходим генный драйв. Этот метод работает, генерируя наследуемый ген, который может быстро распространяться среди пострадавшей популяции. Это и есть важное различие между генными драйвами и традиционными трансгенными методами. В то время как мух, выведенных трансгенным методом[436], можно и разумно считать безвредными, потому что естественный отбор устранит всех сбежавших мух-мутантов, то ожидания от мух, подвергнутых эксперименту с генным драйвом, противоположны: естественный отбор одобрит такой организм, по крайней мере в некоторой части дикой популяции[437].
Эта идея одновременно воодушевляет и заставляет задуматься. Такая стратегия позволит удалить вредителей на местном уровне[438], не затрагивая другие виды или популяции в других местах[439]. Метод генного драйва может напрямую обратить вспять устойчивость к инсектицидам, приобретенную в ходе эволюции, поскольку некогда эффективные соединения получат новую жизнь. Возможен и другой вариант, при котором так называемые сенсибилизирующие драйвы сделают насекомых чувствительными к относительно безвредным соединениям, возможно, даже к тем, которые совершенно нетоксичны для человека и окружающей среды.
Еще одна надежда, которую питают сторонники генного драйва, заключается в том, что вредителей можно изменить, и они перестанут питаться сельскохозяйственными культурами, при этом в остальном будут выполнять свои естественные экологические функции. Что, если бы можно было, например, манипулировать обонятельной системой мухи так, чтобы ее больше не привлекал урожай?[440][441]
Однако, вызывая саморапространяющиеся генетические изменения, генные драйвы создают экологические риски, поскольку радикально меняют генетический состав диких популяций[442]. Теоретические модели показали[443], что проникновение даже нескольких особей с конструкциями генного драйва может привести к полной замене популяции. Легко себе представить, что этот метод меняет правила игры в борьбе с болезнями, передаваемыми двукрылыми, за что иногда их называют драйвами исчезновения[444].
Сторонники генного драйва напоминают нам, что этот метод создан для подавления целевых популяций, а не для того, чтобы они вымирали. Кроме того, они указывают на вероятность естественного сопротивления этим схемам. Введение генетически модифицированной популяции насекомых создало бы огромное давление, благоприятствующее механизмам резистентности целевой популяции. К ним относятся естественный отбор генов, устойчивых к драйву, предпочитаемый инбридинг и даже бесполое размножение у видов, способных на это. Со временем появление такого рода механизмов станет не просто возможным, но и неизбежным[445].
Недавний семинар по рискам, посвященный изучению возможного вреда от использования генных стимулов для борьбы с малярийным комаром Anopheles gambiae, завершился выводами[446] о том, что, несмотря на существующие риски, они очень малы по сравнению с угрозой малярии. При успешном сценарии ликвидации существует множество других местных видов комаров, которые заполнят освободившуюся нишу переносчика малярии. Более того, известно, что ни хищники, ни опыляемые растения не полагаются на один вид комаров, поэтому хищники могут переключаться с одного вида на другой. Наконец, даже если бы генный драйв угрожал привести к вымиранию целевого комара, ученые полагают, что они могли бы «спасти» вид, изменив его геном. При внедрении любого метода генного драйва рекомендуется анализ затрат и выгод с учетом целевых видов, экосистемы и характера рассматриваемых изменений[447].
Огромные страдания и бесчисленные смерти, вызванные малярией и другими болезнями, переносимыми комарами, указывают на то, что люди готовы пойти на риск. К сентябрю 2015 года Фонд Билла и Мелинды Гейтс выделил 75 млн долларов на проект Имперского колледжа Лондона, в рамках которого по борьбе с малярией исследователи создали генный драйв для подавления лабораторных популяций A. gambiae, наиболее важного переносчика малярии в странах Африки к югу от Сахары[448].
Успех или неудача новых генетических методов в большей степени зависят от природы, чем от нас самих. Высокий репродуктивный потенциал и короткая продолжительность жизни насекомых делают их грозными противниками любой тактики, которую можно было бы против них применить. Эволюция борется своими методами[449], которые препятствуют движению генов, включая генетические вариации в естественных популяциях, эволюционную устойчивость через мутации, отобранные под действием генного драйва, или неслучайные модели размножения. Эксперименты на нескольких видах насекомых показали[450], что появляется устойчивость к генным драйвам, а также начинает преобладать естественная генетическая изменчивость, которая мешает механизму CRISPR распространять гены по популяциям, как предполагали ученые.
Неудивительно, что в поисках методов борьбы с болезнями, переносимыми комарами, исследуются генетические методы, поскольку история применения инсектицидов связана с развитием резистентности у целевого насекомого. Нигде это не проявляется так ярко, как на примере усилий по защите от малярии.
В 1961 году число случаев заболевания малярией в Индии сократилось менее чем до 150 000 по сравнению с 75 млн в начале 1950-х годов, при этом в год умирало 800 000 человек. Но мероприятия по распространению ДДТ – только представьте себе, что за год на страну вылили 27 млн килограммов инсектицида, – привели к резистентности к этому веществу. Малярия вернулась. В 1976 году Индия пережила крупную эпидемию, за которую было зарегистрировано примерно 25 млн случаев заболевания. В Индонезии случаи заболевания малярией увеличились в четыре раза в период с 1965 по 1968 год. К тому времени ВОЗ официально признала неспособность искоренить это заболевание. К началу 1990-х годов по меньшей мере 100 видов комаров и других переносчиков болезней выработали устойчивость к различным инсектицидам[451]. А поскольку пораженный паразит был более устойчив, чем его предшественники, новые инфекции были особенно опасны[452]. В 2000 году 10 % населения земного шара страдало от малярии[453].
Противомалярийные препараты демонстрируют аналогичную картину. Хинин, впервые использованный для борьбы с этой болезнью в Риме в начале XVII века, перестал работать к концу 1940-х годов, и его заменили хлорохином. К 1960-м годам хлорохин сделался бесполезен в большинстве стран Юго-Восточной Азии, Южной Америки, Индии и Африки. Устойчивость к его предшественнику, мефлохину, была подтверждена всего лишь через год после коммерческого выпуска препарата в 1975 году[454].
По данным Брюса Табашника из Университета Аризоны[455], общая устойчивость к пестицидам выросла на 61 % в период с 2000 по 2010 год. В отчете ВОЗ за 2010–2016 годы сказано[456], что устойчивость к четырем обычно используемым классам инсектицидов – пиретроидам, хлорорганическим соединениям, карбаматам и фосфорорганическим соединениям – характерна для всех основных переносчиков малярии в Африке, Северной и Южной Америке, Юго-Восточной Азии, Восточном Средиземноморье и западной части Тихого океана. В 2016 году провели клиническое испытание долгожданной вакцины против малярии Mosquirix