Hmyz je schopen získat odolnost k toxinu stejně, jako bakterie na antibiotika. Být úspěšný pěstitel znamená mít plodiny, které neokusují housenky, tedy takové, které produkují toxin, jež škůdcům nedovolí, aby si vyvinul „rezistentní“ formy.
Genetici šlechtí tak, že nadržují rostlině a pomáhají jí aby „v evoluci“ byla poněkud napřed před hmyzem. Jenže evoluci zastavit neumíme a protivník se bez boje také nevzdá. Platí to i pro geneticky modifikované plodiny a jejich nepřátele. I na ně platí relativita pokroku v biologii, o které píše Matt Ridley v knize Červená královna (anglicky Red Queen) – je to příběh o šachové figurce, kterou Alenka potkala v zemi za zrcadlem. Jde v něm o to, že čím rychleji běžíte, tím rychleji se pohybuje i svět kolem vás a tím pomalejšího pokroku dosáhnete. Život je šachový turnaj, v němž ten kdo vyhrál jednu hru, zahajuje další zápas s chybějícím pěšcem.
Červená královna se před dvaceti lety stala součástí teoretické biologie a od té doby stále nabývá na významu. Teorie červené královny tvrdí, že ve světě probíhá boj na život a na smrt. Rozložení sil se neustále mění. Zvláštním rysem historie je, že každá výhoda se časem ztrácí. Každý vynález vede dříve či později k protivynálezu. Nejinak je tomu ve vztahu hostitele a jeho parazita. A pokud rostlina získala nad jejím konzumentem nějakou výhodu, byť by to bylo s pomocí člověka, evoluce si nutně vykonává své a pokud konzument nevyhyne, přizpůsobí se a výhoda přestane být výhodou.
K tvorbě geneticky upravených rostlin vedla vědce snaha snížit potřebu škodlivých pesticidů. Využili k tomu gen z bakterie Bacillus thuringiensis (Bt). Poprvé byla taková plodina komerčně použita k produkci obilí v roce 1996. Dnes se tyto rostliny pěstují na 46 milionech hektarů (údaj z roku 2008). Stranou tohoto šlechtění nezůstal ani bavlník. Zpočátku šlo o rostliny s jedním genem a tedy produkující jeden pro hmyz toxický protein. V prosinci roku 2002 byla registrován bavlník s „dvojitou ochranou“. Ochrana z více prvků je cesta, kterou se nyní snaží jít všichni významní hráči na trhu s gmo plodinami. Kombinují v rostlinách více genů, aby protivníkovi zkomplikovali jeho adaptaci. Tak například Monsanto, americká firma se sídlem v St louis, Missouri, zaměřená na zemědělské produkty, hodlá spustit produkci kukuřice, která obsahuje osm (!) různých genů propůjčujících jí odolnost proti herbicidům a hmyzu.
Bavlník, kterého obranu hmyz nyní překonal, vytváří dva různé Bt toxiny. Jde o plodinu, která bývá označována jako hlavní představitelka geneticky modifikovaných plodin „druhé generace“. Oba z produktů, které tento bavlník ke své ochraně tvoří, jsou přirozenými látkami. Vědci si je vypůjčili od bakterie Bacillus thuringiensis. Oba toxiny Cry1Ac a Cry2Ab jsou proteiny. Mají jen různou aminokyselinovou skladbu a váží se u hmyzu na různá místa.
Proto se zdálo být nepravděpodobné, že by si hmyz náhodnými mutacemi přivodil snadno rezistenci k oběma toxinům současně.
Hlavní způsob, kterým se hmyz stává odolným, je ten, že si změní místo, na které se toxin váže. Dva zmíněné toxiny se ale váží na různá místa a tak změna vazebného místa Cry1Ac nedává křížovou odolnost současně k Cry2Ab.
Překvápko
Bruce Tabashnik, entomolog z University of Arizona ve městě Tucson dělal pokusy se selekcí hmyzu odolného na Cry2Ab. Zjistil, že někteří jedinci se stali resistentní také k Cry1Ac. Výsledky jsou velkým překvapením a tak není divu, že je otisknul Sborník americké Národní akademie věd.
Závody ve zbrojení
Vědci studovali schopnosti housenky mandlovky bavlníkové právě proto, že se jedná o zvláště nebezpečného škůdce bavlníkových plantáží na jihu Spojených států. Plodina s Cry1Ac zatím držela larvy motýlka na uzdě a nebyly známky, že by se na Cry1Ac adaptoval. Tabashnik se svým týmem se chtěli dovědět více o tom, jak se tento hmyz stává odolným. Konkrétně je zajímala odolnost k druhému (málo studovanému) proteinu Cry2Ab. Provedli pokusy s celou řadou housenek mandlovky (různých kmenů) a krmili je potravou obsahující zmíněný toxin. Během relativně krátké doby získal kmeny škůdce, které zvládaly 240x vyšší hladinu toxinu Cry2Ab, než normální housenky. Překvapením je, že těmto uměle vychovaným housenkám nevadily ani 420krát (!) vyšší koncentrace Cry1Ac.
Jak housenky vyhrály?
Ačkoli vazebná místa těchto dvou toxinů jsou různá, oba toxiny aktivují u hmyzu stejnou metabolickou dráhu. Změna v enzymu (proteáza) odpovědná za aktivaci toxinů, může být pro hmyz cestou, jak získávat křížovou odolnost (proti oběma toxinům). Také další změny, které hmyzu dovolují přežít s toxinem poškozenými buňkami, mohou hrát u vzniku rezistentních kmenů svou roli.
V praxi to je jinak než v laboratoři
I když laboratorní testy potvrdily schopnost hmyzu překonat barieru dvou toxinů. Praxe zatím nic takového nesignalizuje. „Super odolný“ hmyz, jak s ním někteří aktivisté stále straší, žádnou hrozbou pro pěstitele není. Také je tak trochu podvodem na čtenáře, dávat článku titulek, jako jsme dali my a jaký nyní dávají prakticky všichni. Ve skutečnosti jde pouze o evoluční vývoj a adaptaci hmyzu na změnu svého hostitele. Poznatek je tedy hlavně signálem pro vývojáře nových plodin. Říká jim, že účinná modifikace plodin pěstovaných na velkých plochách bude muset jít cestou, která povede k vytváření rostlin, jejichž ochranu bude zajišťovat ne jeden, nebo dva, ale mnoho typů pesticidů. Ale to se již v laboratořích také děje. Takže nic mimořádného se vlastně neděje.
Pramen: Tabashnik, B. E. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA advance online publication doi:10.1073/pnas.0901351106 (2009).