Щотижня над кордоном між США та Мексикою пролітають літаки. Вони не здійснюють вантажних чи пасажирських перевезень. Мета вильоту — інша: випустити у довкілля сто мільйонів мух. Ця «операція» триває безперервно понад 60 років, і вона не про біозброю чи таємні випробування — випущені комахи створюють невидимий «бар’єр», який стримує поширення жахливого шкідника на північ материка. Шкідника, якого більшість сучасних жителів Сполучених Штатів ніколи не бачила, але з яким до 1960-х років запекло боролися фермери.
Невидимий «бар’єр» з комах — це одна з найдивніших і найуспішніших ідей, які коли-небудь вигадували вчені. Проте останнім часом у ньому з’являються тріщини.
Cochliomyia hominivorax — це паразитична муха, що відкладає яйця у порізи, рани чи інші вразливі місця теплокровних тварин. Від здебільшого страждають ссавці — як свійські, так і дикі — проте інколи жертвами паразита стають птахи та люди. Особливість виду полягає в тому, що самка, на відміну від багатьох інших м’ясних мух, відкладає яйця у тіло живої тварини, а не мертвої, тобто личинки живляться здоровими, а не некротичними тканинами. Звідси й офіційна англомовна назва — New World screwworm, або «гвинтовий хробак Нового світу», адже личинки, наче гвинти, проникають у тканини господаря, поступово добираючись до м’язів і життєво важливих органів. Якщо уражену тварину не лікувати, існує високий ризик її загибелі. До того ж відкриті рани постійно приваблюють нових мух, що лише погіршує ситуацію. Одна особина відкладає за раз від 200 до 400 яєць. Личинки живляться плоттю та рідинами жертви близько семи днів, після чого починається наступна стадія їхнього життєвого циклу: вони відділяються від господаря, закопуються в землю та заляльковуються. За наступний тиждень лялечка перетворюється на . Увесь життєвий цикл паразита, від яйця до дорослої особини, триває приблизно три-чотири тижні1.
CDC1
Історично ареал гвинтового хробака охоплював США, Мексику, країни Центральної Америки, деякі острови Карибського басейну та більшу частину Південної Америки1. Для тамтешніх фермерів це була справжня біда. У першій половині ХХ століття паразит щороку вражав близько 10% тварин на техаських ранчо2, а завдані збитки сягали 10–20 мільйонів доларів; у перерахунку на сучасні гроші — сотні мільйонів3. У 1935 році в Техасі зареєстрували 3 мільйони випадків захворювання, унаслідок чого загинуло близько 180 тисяч голів великої рогатої худоби в 92 округах штату4.
Заражені тварини, якщо їх вчасно не виявляли й не лікували, в жахливих муках вмирали за три-чотири тижні. Досить часто вони відставали від стада й блукали в пошуках чагарників та затінених місць, додаючи фермерам чимало клопотів. Працівники ферм мусили регулярно оглядати тварин, особливо новонароджених, та стежити, щоб вони не поранилися об колючий дріт чи цвяхи. Лікування було справжнім випробуванням: із ран вручну видаляли сотні, а то й тисячі личинок, щодня обробляючи їх бензолом і сосновим дьогтем. Усе це було виснажливою боротьбою з наслідками, а не причинами.
Атомні мухи
Едвард Ніплінґ був одним із перших, хто усвідомив, що постійне лікування та спостереження за тваринами — не вихід з ситуації, і він, як ніхто інший, знав, що таке гвинтовий хробак. Ніплінґ народився у 1909 році поблизу містечка Порт-Лавака у штаті Техас5. З самого дитинства він допомагав батькам на сімейній фермі, доглядаючи та лікуючи хворих тварин. Після школи юнак зацікавився ентомологією та продовжив навчання в Техаському університеті A&M, а згодом — в Університеті штату Айова.
Закінчивши навчання, Ніплінґ розпочав кар’єру в Міністерстві сільського господарства США. У 1930-х роках він працював у командах, завданням яких був пошук методів боротьби зі шкідниками, зокрема гвинтовими хробаками. Розробляючи ветеринарний засіб, який знищував би личинки та герметизував рану задля зменшення ймовірності повторного зараження, Ніплінґ усвідомив, що усе-таки це не дозволить контролювати популяцію мух. Та й загалом таке лікування потребувало постійних витрат на робочу силу. «Насамперед нам потрібні профілактичні заходи», — наголошував ентомолог6.
Вчений разом з колегою Реймондом Бушлендом придумав стратегію, яка потенційно допомогла б взяти під контроль паразита — метод стерильних комах (SIT, з англ. sterile insect technique). Науковці знали, що самці C. hominivorax спаровуються за кожної нагоди, тоді як самки — лише один раз. Якщо дику популяцію мух розбавити великою кількістю стерильних самців, то ймовірність того, що самка натрапить саме на стерильного самця і не залишить життєздатне потомство, зростає в рази. Математична модель Ніплінґа підтверджувала ефективність стратегії. Подейкують, що не всі колеги-ентомологи поділяли таку ідею. Вони іронічно зауважували, що «неможливо каструвати потрібну кількість мух»7. І дійсно, у 1930-х роках це було ще те завдання із зірочкою.
У ті роки Бушленд також розробив методику розведення C. hominivorax на м’ясному фарші. Це було справжнім науковим проривом, оскільки раніше нікому не вдавалося вирощувати інакше ніж на живому хазяїні. Відтепер досліджувати гвинтових хробаків у лабораторії стало набагато простіше8.
Dr. Edward F. Knipling (сидить) та Dr. Raymond C. Bushland в лабораторії9
Невдовзі розпочалася Друга світова війна. Дослідження щодо боротьби зі шкідником відійшли на задній план, а Ніплінґа та Бушленда спрямували до лабораторії у Флориді шукати потенційні для контролю комах, які заражали військових тифом та малярією6. Вчені розробили ефективний препарат на основі пестициду ДДТ, який не тільки допомагав військовослужбовцям, а й знайшов застосування на сільськогосподарських угіддях. На жаль, через надмірне застосування нині ДДТ має не найкращу репутацію.
Після війни науковці продовжили дослідження боротьби з гвинтовими хробаками. Зсув у розробці стратегії стався в 1950 році, коли колега Ніплінґа, Альфред Ліндквіст, показав вченому статтю Нобелівського лауреата Германа Мюллера. У своїй праці Мюллер писав про можливість стерилізації дрозофіл рентгенівським випромінюванням, не впливаючи на їхню шлюбну поведінку та конкурентоспроможність5. Ніплінґ побачив у цьому потенційне вирішення проблеми. Він написав Мюллеру листа, виклавши в ньому концепцію SIT і своє бачення щодо опромінення C. hominivorax. Мюллер схвально відгукнувся про стратегію Ніплінґа.
«Я вважаю, що ваша надзвичайно винахідлива ідея щодо скорочення чисельності, а згодом, можливо, й повного викорінення гвинтового хробака в південних штатах може спрацювати за умови, що випущені стерилізовані самці зможуть успішно конкурувати з самцями дикої популяції», — писав Мюллер10.
Згодом Реймонд Бушленд провів перші дослідження, застосовуючи рентгенівський апарат. Після опромінення гвинтові хробаки дійсно ставали стерильними й водночас не отримували суттєвих ушкоджень, які впливали б на їхню шлюбну поведінку5.
Клин клином
Наступним етапом стали польові випробування. Перших стерильних мух випускали з літака у 1951 році над островом Санібель, штат Флорида. Спочатку все йшло успішно: стратегія SIT спрацювала, і експеримент зупинили. Втім через близькість острова до материка швидко відбулося повторне зараження. Через три роки експеримент повторили на більш віддаленому острові Кюрасао, неподалік від узбережжя Венесуели. Над островом щотижня випускали тисячі стерильних мух, і буквально за кілька місяців місцева популяція C. hominivorax зникла через масову 6.
За словами Ніплінґа, успіх на Кюрасао був одним із найприємніших моментів у його кар’єрі5. Стратегія SIT довела свою ефективність, і тепер залишалося застосувати її у більших масштабах.
У другій половині 1950-х років у Флориді побудували два заводи з вирощування C. hominivorax. Щотижня літаки підіймались у повітря й випускали десятки мільйонів стерильних мух у південно-східній частині США. Регіон визнали вільним від паразита у 1959 році, а програму SIT і далі втілювали у південно-західній частині країни. Невдовзі новий завод відкрили у Техасі. За даними журналістки Сари Чжан, щоб отримати потрібну кількість лялечок, працівники щотижня заготовляли майже 109 тисяч кілограмів м’яса та 38 тисяч літрів цільної крові, а запах від мух був такий, що авіакомпанії відмовлялися брати на борт стерильних «пасажирів»11. Проте гра вартувала свічок. У 1966 році Міністерство сільського господарства США (USDA) оголосило, що країна вільна від гвинтового хробака, тобто популяція C. hominivorax не здатна до самопідтримання12. Щоправда, у 1972 році стався спалах, під час якого в південних штатах зафіксували понад 95 тисяч випадків зараження тварин13. Його вдалося ліквідувати, а надалі стерильних мух випускали на кордоні з Мексикою задля стримування потенційного повернення шкідника. Останні кілька випадків зараження задокументували в Сполучених Штатах у 1982 році8. Загалом з 1962 по 1980 рік США випустили близько 62,5 мільярда стерильних мух14.
Для подальшого розв’язання проблеми «бар’єр» потрібно було зсувати якомога далі на південь. Питання грошей також відіграло свою роль, адже для США вигідніше було стримувати мух на якомога вужчій ділянці. Наступною вільною від паразита стала Мексика: останній спалах C. hominivorax у цій країні зафіксували в 1993 році. Більшість країн Центральної Америки стали вільними у другій половині 1990-х — на початку 2000-х років, а Панама проголосила повне знищення шкідника в 2006 році. Згідно з оцінками, щорічна економічна вигода для тваринницької галузі у звільнених регіонах США сягає понад 1,3 мільярда доларів; Мексика отримала щорічну вигоду у пів мільярда доларів15. У 1992 році Едвард Ніплінґ та Реймонд Бушленд отримали престижну Всесвітню продовольчу премію за внесок у розвиток продовольчої безпеки та сільського господарства16.
Програма ліквідації C. hominivorax в Північній та Центральній Америці17
Саме на території Панами — у зоні вузького Дар’єнського розриву — утворився постійний «бар’єр». Старі заводи закрили, а новий відкрили у 2006 році в панамському місті Пакора. Підприємство створили у межах програми COPEG (The Panama–United States Commission for the Eradication and Prevention of Screwworm Infestation in Livestock), яку запустили завдяки співпраці між урядами США та Панами. Сьогодні потужності заводу дозволяють вирощувати близько 100 мільйонів стерильних лялечок C. hominivorax щотижня18.
COPEG17
До 2023 року поодинокі випадки появи шкідника північніше Дар’єнського розриву все ж траплялися — здебільшого через туристів, які поверталися з країн Південної Америки, або внаслідок випадкового завезення із зараженими тваринами. Один із найгучніших спалахів стався у 2016 році на кораловому архіпелазі Флорида-Кіс, неподалік від узбережжя Флориди19. Того року на острові Біґ-Пайн-Кі загинуло щонайменше 135 рифових оленів, підвиду білохвостого оленя, який перебуває на межі зникнення. Всього на островах мешкає близько тисячі особин. На щастя, спалах вдалося швидко ліквідувати, випустивши приблизно 150 мільйонів стерильних мух. Цікаво, що в цьому випадку мух випускали не з літаків, а з розставлених на островах контейнерів.
Падіння «бар’єру»
У 2021 році гвинтові хробаки Нового світу прорвали «бар’єр» в Центральну Америку. Перші спалахи зафіксували на території Панами, Коста-Рики, Нікарагуа, й згодом популяція C. hominivorax на всіх парах попрямувала на північ20. Зокрема, у Панамі щорічна кількість виявлених випадків зараження тварин зросла з 25 до 650021. Крім того, там зареєстрували 79 випадків зараження серед людей22. У Мексиці комаха нагадала про себе восени 2024 року, заразивши до 2026 року близько 30 тисяч тварин. США зі свого боку відразу відреагували кількома заборонами на імпорт худоби з Мексики, що суттєво вдарило по тваринницькій галузі. Втім до появи гвинтових хробаків в США лишалося чекати недовго. Перший випадок зараження зафіксували 3 червня 2026 року в Техасі, а станом на 12 липня хворобу виявили вже й у Нью-Мексико, водночас загальна кількість інфікованих тварин зросла до 3523.
Досі точно невідомо, що стало причиною подолання «бар’єру». Факторів може бути чимало: від масової міграції людей і незаконного перевезення тварин до глобального потепління та перебоїв у роботі заводу COPEG через пандемію COVID-1924.
Щоб виправити ситуацію та повернути її до стану 2020 року, одного заводу в Панамі недостатньо. На думку експертів, тепер потрібно 500 мільйонів стерильних мух щотижня. У 2025 році стало відомо про плани збудувати ще два заводи. Один із них, згідно з повідомленням Reuters від 27 червня 2026 року, уже відкрили у мексиканському штаті Чьяпас25. Він зможе щотижня виготовляти 100 мільйонів стерильних комах. Також новий завод будують на території США. Згідно з планами, відкриття відбудеться наступного року, а в 2028 році з конвеєрів має надходити 300 мільйонів мух щотижня26.
Лише час покаже, скільки ще буде життєздатною стратегія SIT у нинішньому вигляді. Імовірно, в майбутньому її переглянуть, і наступне слово скаже CRISPR/Cas9 чи подібна технологія. Минулого року в Science опублікували статтю, у якій вчені порушили етичні питання щодо потенційного знищення деяких видів тварин за допомогою генетичного редагування27. Неважко здогадатися, який вид згадали першим. Автори наголошують, що зникнення в минулому C. hominivorax у Північній Америці не мало суттєвого впливу на екологічний стан материка.
Одне можна стверджувати напевно: якщо науковий підхід і міжнародна співпраця працюють злагоджено, гвинтовий хробак не завдасть значної шкоди.
