• Sunday June 16,2019

La falena geneticamente modificata passa la prova della serra con i colori volanti

Anonim

Il catterpillar di Diamondback ( Plutella xylostella ) potrebbe non sembrare molto, ma non farti ingannare dal suo aspetto generico di bruco; questi lepidotteri larvali sono uno dei peggiori insetti infestanti del mondo. I bruchi Diamondback si fanno strada tra cavoli, canola, broccoli, cavolfiori e cavoli, costando agli agricoltori $ 4-5 miliardi all'anno in tutto il mondo. La parte peggiore è che queste bestie affamate sembrano sempre un passo avanti rispetto alle strategie di gestione dei parassiti, prontamente evolvendo la resistenza a ogni sostanza chimica organica e sintetica che gli agricoltori tentano di eliminare. Ma ora gli scienziati hanno creato un'arma segreta a cui gli insetti non possono resistere: maschi geneticamente modificati i cui geni uccidono la loro prole femminile.

"Le tarme di Diamondback sono uno dei parassiti più distruttivi al mondo", dice Anthony Shelton, professore di entomologia alla Cornell University e uno degli esperti mondiali di falene diamondback. "Ho visto campi, sia a livello nazionale che internazionale, che sono stati distrutti da questo insetto. I bruchi scheletreranno solo le foglie, causando la morte della pianta. "Il vasto danno causato da questi parassiti e la loro reputazione di resistenza rapida hanno lasciato ai contadini poco con cui lavorare, spiega Shelton. "Quindi cerchiamo sempre nuove strategie per controllarlo."

Entra in Oxitec, una società biotech britannica il cui obiettivo è creare modi ecocompatibili per controllare i parassiti degli insetti che diffondono malattie e danneggiano le colture. Gli scienziati di Oxitec hanno modificato geneticamente queste falene problematiche per crearne una che porta un "gene auto-limitante". Il modo in cui funziona è elegante e diretto: le falene modificate trasportano un gene che produce una proteina non tossica che danneggia il macchinario cellulare dell'insetto, uccidendo così la tignola modificata. Ma il nuovo gene si esprime solo nelle femmine, quindi i maschi sopravvivono e si riproducono come se non ci fosse nulla di diverso in loro. Il gene ha un interruttore incorporato, e quindi non causa problemi se i bruchi sono alimentati con una dieta integrata con tetraciclina, consentendo l'allevamento di massa in laboratorio. Ma una volta liberati, qualsiasi progenie prodotta da queste falene morirà senza il cibo speciale dello scienziato. Teoricamente, se un numero sufficiente di maschi portatori di questo gene viene rilasciato e si accoppiano con le femmine in una popolazione di parassiti selvatici, quelle femmine depongono uova destinate a morire o essere maschi, controllando efficacemente la popolazione entro poche generazioni.

Oppure, nelle parole di Shelton: "È il controllo delle nascite per gli insetti".

"A seconda di come si spruzza [con i pesticidi], si è fortunati se si ottiene il controllo del 50%", spiega Shelton. Ma la soluzione Oxitec ha il potenziale per ridurre drasticamente le popolazioni di parassiti e persino eliminarle localmente. In altri casi, tali insetti modificati auto-uccisi hanno portato a un calo del 90% nelle specie bersaglio. E, sottolinea Shelton, l'idea di introdurre quelli che sono effettivamente individui sterili per il controllo della popolazione non è nuova. Gli scienziati dell'USDA usano la tecnica degli insetti sterili da decenni, rilasciando individui incapaci di riprodursi (solitamente irradiati) in aree infestate in gran numero per "sprecare" efficacemente l'energia riproduttiva degli infestanti e le dimensioni della popolazione inferiore. "Fondamentalmente usa la biologia moderna per risolvere i vecchi problemi dei parassiti."

"La cosa fantastica di questa tecnologia è che è specifico per le falene diamondback, quindi non influenza le altre specie che sono là fuori", aggiunge. Ma mentre la maggior parte delle tecnologie sono grandi in teoria, Shelton e i suoi colleghi hanno lavorato per testare le falene GM in pratica. "In questo caso sono un valutatore indipendente. Il mio compito è assicurarmi che funzioni davvero. "

E questo è esattamente quello che hanno fatto Shelton e il suo team. In condizioni di serra, rilasciarono falene di Oxitec con falene non modificate e tenevano traccia delle dimensioni della popolazione. Secondo Shelton, "sono stati in grado di abbattere la popolazione in poche generazioni".

Quindi, il team ha portato lo studio un ulteriore passo avanti. Poiché questi parassiti diventano comunemente resistenti ai pesticidi, hanno allevato falene parassitarie su una speciale varietà GM non commerciale di broccoli che produce l'antiparassitario biologico Bt. Sono stati in grado di stabilire quali falene della popolazione fossero resistenti nel tempo oltre a monitorare le dimensioni complessive della popolazione, ei risultati sono stati sorprendenti. "Abbiamo scoperto che le falene Oxitec non solo spingevano verso il basso la popolazione dei parassiti, ma hanno anche abbassato la frequenza dell'allele di resistenza alle proteine ​​insetticide Bt nella popolazione di parassiti, quindi è stato un doppio beneficio".

Per il team di ricerca, gli studi in serra sono stati un enorme successo.

"L'obiettivo di questa ricerca, e l'obiettivo generale del mio programma, è cercare di gestire gli insetti in modo più efficace con un minore impatto ambientale", afferma Shelton. Senza un singolo pesticida o tossina, le tarme GM hanno quasi eliminato la popolazione infestante in meno di due generazioni. "Le falene Oxitec sono un miglioramento della tradizionale tecnologia degli insetti sterili, e penso che sia un miglioramento piuttosto eccitante."

Questo promettente studio arriva sulla scia di un'altra storia di successo di Oxitec, una zanzara modificata in modo simile, che è stata recentemente trovata per ridurre del 95% le popolazioni di Aedes aegypti che trasportavano le dengue in Brasile. La compagnia è in attesa di notizie dalla FDA per i test delle zanzare GM in Florida, ma nel frattempo gli scienziati non sembrano elogiare abbastanza le loro tecnologie. Secondo Shelton, le falene GM non hanno lati negativi. "Dal punto di vista ambientale, vediamo solo benefici."

Ma, avverte, questi benefici dipendono dal fatto che la tecnologia funziona bene come sembra in laboratorio. "Siamo ancora in quella fase investigativa", ha osservato. "Abbiamo bisogno di fare ulteriori test."

"Stiamo facendo un passo alla volta."

Quest'estate, il team di Cornell eseguirà prove sul campo in gabbia, il che aiuterà a determinare se le falene modificate possono davvero competere per le opportunità riproduttive contro i maschi selvatici. Se lo fanno, allora le falene Oxitec saranno un altro grande passo avanti verso l'uscita commerciale. "Come società, abbiamo bisogno di ridurre la nostra dipendenza dai pesticidi, e questa è una tecnologia promettente che potrebbe aiutarci a farlo."

"Certamente, questo è un prodotto che, se funziona bene, dovrebbe essere portato al prossimo passo."

Citazione: Harvey-Samuel et al. (2015). Controllo dei parassiti e gestione della resistenza attraverso il rilascio di insetti che trasportano un transgene che seleziona il maschio. BMC Biology 13: 49. DOI 10.1186 / s12915-015-0161-1


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