Превращение самок комаров в некусающихся самцов: перспективы для борьбы с комарами

Исследователи из Виргинского политехнического института доказали, что один ген может превратить самок комаров Aedes aegypti в плодовитых самцов, и определили ген, необходимый для полёта самцов.

Самцы комаров не кусаются и не способны передавать патогены человеку, в отличие от самок. Самкам Aedes aegypti кровь необходима для производства яиц, что делает их основными переносчиками возбудителей лихорадок Зика и денге.

"Присутствие мужского детерминирующего локуса (M-локуса) определяет мужской пол у Aedes aegypti, и этот локус наследуется только мужским потомством, подобно Y-хромосоме у человека", — пояснил профессор Чжицзянь Ту.

Вставка гена Nix (ранее обнаруженного в M-локусе) в хромосомную область, наследуемую самками, показала, что одного Nix достаточно для превращения самок в плодовитых самцов. Это открытие может иметь значение для разработки будущих методов контроля численности комаров. Результаты опубликованы в PNAS.

"Мы также обнаружили, что для полёта самцов необходим второй ген — myo-sex. Эта работа проливает свет на молекулярную основу функции M-локуса, который содержит не менее 30 генов", — отметила первый автор статьи Азаде Арян.

Исследователи создали несколько трансгенных линий комаров с дополнительной копией гена Nix под контролем его собственного промотора. Совместно с лабораторией Зака Адельмана (Техасский университет A&M) и Чуньхун Мао (Университет Виргинии) команда обнаружила, что только трансген Nix (даже без всего M-локуса) достаточен для превращения самок в самцов с мужскими вторичными половыми признаками и характерной для самцов экспрессией генов.

"Превращение пола, опосредованное Nix, оказалось высокопенетрантным и стабильным на протяжении многих поколений в лаборатории", — сообщила Мишель Андерсон.

Однако превращённые самцы не могли летать, так как не унаследовали ген myo-sex, также расположенный в M-локусе. Нокаут myo-sex у обычных самцов подтвердил, что именно его отсутствие лишает способности к полёту. Хотя полёт необходим для спаривания, превращённые самцы всё же смогли дать жизнеспособное потомство при контакте с обездвиженными холодом дикими самками.

"Nix обладает большим потенциалом для разработки стратегий контроля: либо через превращение самок в самцов, либо для помощи в методе стерильных насекомых, который требует выпуска только некусающихся самцов", — сказал Джеймс Бидлер.

Генетические методы, основанные на спаривании, нацелены на конкретный вид — в данном случае на Aedes aegypti, который представляет угрозу для человека. Однако необходимы дальнейшие исследования.

"Одна из задач — создать трансгенные линии, которые превращают самок в плодовитых летающих самцов, вставив в их геном вместе гены Nix и myo-sex", — отметил Адельман.

В ближайшей перспективе команда планирует изучить механизм, с помощью которого ген Nix активирует путь развития самца, и его эволюцию у других видов комаров рода Aedes. Эти результаты также могут помочь в исследовании гомоморфных половых хромосом у других насекомых, позвоночных и растений.