Gemodificeerde genen kunnen de interacties van wilde katoen met insecten verstoren

Katoenplanten afkomstig uit het Mexicaanse schiereiland Yucatan zien er misschien allemaal hetzelfde uit: onverzorgde en ongetemde struiken met bloemen die van bleekgeel naar violet veranderen als bestuivers ze bezoeken. Maar genen die zijn ontsnapt uit genetisch gemodificeerde katoenteelt hebben sommige van deze inheemse planten fundamenteel anders gemaakt, waardoor hun biologie en de manier waarop ze omgaan met insecten zijn veranderd.

Een type ontsnapt gen laat wilde katoen minder nectar uitstralen. Zonder middelen om defensieve mieren aan te trekken die het beschermen tegen planteneters, wordt het katoen verslonden. Een ander ontsnapt gen zorgt ervoor dat de wilde katoen overtollige nectar produceert, waardoor veel mieren worden verleid die andere insecten, waaronder bestuivers, op afstand kunnen houden, rapporteren onderzoekers op 21 januari in Wetenschappelijke rapporten​

“Dit zijn buitengewoon interessante effecten”, zegt Norman Ellstrand, een evolutiebioloog aan de University of California, Riverside. “Het is het eerste geval dat echt suggereert dat een heel ecosysteem kan worden verstoord” nadat transgenen in een wilde populatie terechtkomen.

De resultaten dagen een lang gekoesterde opvatting uit dat wanneer genen van genetisch gemodificeerde gewassen in het wild ontsnappen, ze alleen een neutraal effect hebben op wilde planten of hun voordelen doorgeven aan onkruid, zegt Alicia Mastretta Yanes, een plantenmoleculair ecoloog bij de Nationale Commissie. voor de kennis en het gebruik van biodiversiteit in Mexico-Stad. De bevindingen bevestigen dat onverwachte resultaten van deze genetische overdracht, waarvan sommige “nooit werden gedacht, of in ieder geval niet als mogelijk werden aangenomen”, soms gebeuren, zegt ze.

Wetenschappers hebben eerder geprobeerd uit te leggen wat er gebeurt nadat DNA van genetisch gemodificeerde gewassen in hun wilde verwanten terechtkomt (SN: 29-01-16​ Maar de meeste onderzoeken zijn gedaan onder zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden, en slechts weinigen hebben de eventuele gevolgen van deze genoverdrachten op natuurlijke ecosystemen getest.

Het schaarse bewijs motiveerde Ana Wegier, een plantgeneticus van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico in Mexico-Stad, en haar studenten om erachter te komen. Het land was hun natuurlijke laboratorium. Het katoen dat we kennen (Gossypium hirsutum) verscheen voor het eerst en werd gediversifieerd tussen 2 miljoen en 1,5 miljoen jaar geleden in Mexico, en inheemse varianten komen nog steeds over het land voor. In de afgelopen 25 jaar zijn er ook enorme velden met donzige genetisch gemanipuleerde katoen opgedoken in het noorden van het land.

Gedurende die tijd heeft Wegier Mexico verkend op zoek naar wilde katoen, maar vond het aan de rand van kliffen, gemeentelijke stortplaatsen of het midden van een snelweg. Wilde katoen groeit graag op de meest onherbergzame locaties, waar het niet hoeft te concurreren met andere soorten, zegt ze. In 2018 reisden Wegier en haar groep naar het biosfeerreservaat Ría Lagartos, een geïsoleerd kustgebied op het schiereiland Yucatan. Met de witste stranden op slechts een paar meter afstand, brachten de onderzoekers lange dagen door met het observeren en bemonsteren van katoenplanten onder de brandende zon terwijl zwermen muggen ze non-stop bijten.

Terug in het stadslab van Wegier haalde het team DNA uit de 61 planten die het had verzameld en ontdekte dat 24 van de planten geen transgenen hadden. Eenentwintig planten hadden een transgen dat resistentie verleende tegen het herbicide glyfosaat; zeven konden nu een dodelijk gif produceren dat vernietigende insecten doodt; en de overige negen hadden beide ontsnapte genen in hun genetische code opgenomen.

Met de dichtstbijzijnde velden van genetisch gemanipuleerd katoen op bijna 2.000 kilometer afstand, “was ik het meest verrast hoe gemakkelijk het was om veranderingen te vinden waar we ze niet hadden verwacht”, zegt Wegier.

Wanneer ze werden ingesmeerd met een stress-inducerende chemische stof, produceerden de planten met glyfosaatresistentie veel minder nectar dan wilde planten. De nectar is een zoete snack die wilde katoen afscheidt wanneer het wordt gegeten in ruil voor de lijfwachtdiensten van bijzonder agressieve miersoorten. Deze planten waren ook degenen die er het meest haveloos uitzagen voordat de monsters werden genomen. Zonder smakelijke beloning en zonder mieren om het katoen te beschermen tegen hongerige herbivoren, leden deze planten de meeste schade in vergelijking met inheemse planten die het transgen niet hadden.

Behandeld met dezelfde chemische stof, scheiden de planten met het insecticide-gen de hele tijd nectar uit, scheiden ze meer uit dan de wilde planten zonder ontsnapte genen en werden ze een onweerstaanbaar baken voor beschermende mieren. Maar in het plantenmonster van de onderzoekers waren er niet zoveel met het insecticide-gen, wat suggereert dat ofwel de mieren ofwel het transgen zelf andere insecten afschrikken. Dat heeft mogelijk de bestuiving van de bloemen van de katoen belemmerd, waardoor de plant zich niet kan voortplanten.

De bevindingen zijn intrigerend, zegt Hugo Perales, een agro-ecoloog aan het Colegio de la Frontera Sur in Chiapas, Mexico, maar hij dringt aan op voorzichtigheid. De oncontroleerbare, realistische omgeving van Ría Lagartos dwong de onderzoekers om met een heel klein aantal planten te werken, zegt hij. “Er is een suggestie dat er iets aan de hand is, maar deze suggestie moet worden geverifieerd.”

Voor Wegier zijn de implicaties van de studie duidelijk. Omdat Mexico het reservoir is van de genetische diversiteit van katoen, vindt ze het verstandig om de introductie van meer genetisch gemodificeerde varianten te beperken. “We weten dat de aanwezigheid van transgenen onomkeerbaar is, en de [ecological] effecten zijn onomkeerbaar ”, zegt ze.