Spuit insekdoder om muskiete dood te maak: Muskiete is vektore van baie verwoestende siektes soos malaria. Sukjanya / Shutterstock.com
Bednette. Insekdoders. Steriele en geneties gemodifiseerde insekte. Nou voeg wetenskaplikes 'n geneties gemanipuleerde toksiese swam na die wapenarsenaal om muskiete wat die malariaparasiet dra, uit te wis.
Alhoewel insekdoders en insekdoder-vasgemaakte bednette, verreweg die twee mees algemene strategieë, die aantal infeksies en sterftes effektief verlaag het, Die wêreldwye malariabelasting het die afgelope paar jaar nie gedaal nie. In 2017, 219 miljoen mense is besmet met malaria en 'n beraamde 435,000 het gesterf. Dit is omdat muskiete ontwikkel weerstand teen insekdoders.
An Anopheles muskiet wat 'n bloedmeel van 'n menslike gasheer neem. Dit is in die loop van hierdie bloedmaaltye dat muskiete malaria aan mense oordra. CDC
Die vinnige evolusie van weerstand is 'n algemene en herhalende tema in ons wapenwedrenne teen malaria wat muskiete oordra, asook teen plae en patogene in die algemeen. Oortyd, organismes mutateer en ontwikkel weerstand na enige nuwe dwelm wat gebruik word om hulle dood te maak. Geen wonder dat mense altyd op die verlore kant eindig nie; daarom is 'n nuwe wapen nodig. En die nuutste is 'n moordenaar swam.
Veg moordenaars met moordenaars
As 'n evolusionêre bioloog wat swamme bestudeer, Ek is vertroud met die vermoë van hierdie organismes om verwoestende siektes in diversiteit te veroorsaak plante en diere, insluitend mense. Terwyl baie swampatogene 'n wye verskeidenheid leërskare besmet, Ander kan slegs 'n paar selle aanval.
Hierdie besef het wetenskaplikes gelei tot 'n nuwe strategie vir die stryd teen malaria: infeksie en doodmaak van muskiete wat siektes veroorsaak, en gebruik swampatogene wat hulle in die natuur ervaar. Dit is nie die eerste keer dat swamme gewapen is nie. Trouens, dit is presies die strategie agter die hoogs suksesvolle biologiese plaagdoder, Groen Spier, wat sprinkane en sprinkane in die wêreld doodmaak.
Muskiete infekteer met hul natuurlike patogene - soos die patogeniese swamme van die genus Metarhizium - is 'n besonder aantreklike strategie omdat, in teenstelling met bakteriese of virale patogene, swamme kan muskiete besmet deur bloot met hulle in aanraking te kom en hoef nie ingeneem te word nie. Ook, swamme is oor die algemeen vriendeliker vir die omgewing as tradisionele chemiese insekdoders. Maar werk hierdie strategie?
Vyftien jaar gelede, 'n veldproef in landelike Tanzanië het getoon dat dit kan. Deur hangende katoenplate wat met insekdodende swamme ingehok is, op die plafonne van huise waar muskiete rus, word een derde van die muskiete besmet. Volgens malaria-oordragmodelle, so 'n infeksiekoers kan malaria gevalle verminder deur 75%.
maar Metarhizium swamme, soos die Tanzaniese veldproef gewys het, is nie altyd in staat om hul muskietgashere te besmet nie. En, swam infeksies neem gewoonlik 'n paar dae om muskiete dood te maak. In die laboratorium neem swamme gemiddeld tussen sewe en nege dae om die muskiete dood te maak, afhangende van die dosis. Brian Lovett, 'n gegradueerde student wat werk in Ray St. Leger se laboratorium, en Etienne Bilgo, 'n postdoktorale mede werk met entomoloog Abdoulaye Diabate, het gedink hulle kan meer muskiete besmet en hulle vinniger doodmaak.
Hoe? Deur gebruik te maak van swamme wat geneties gemodifiseerde is om 'n gif wat "Hibried" genoem word, te produseer, wat spesifiek die senuweestelsel van geleedpotiges aangaan, 'n groep wat insekte en hul familie insluit, soos spinnekoppe en skaaldiere. Vorige laboratorium eksperimente in 2017 deur dieselfde span het dit reeds getoon hierdie GM-swamme het vinniger as ongemodifiseerde muskiete gedood.
Die groot vraag was nou of dit in die natuur gewerk het.
Die MosquitoSphere-span bestaan ​​uit skrywers op die koerant en plaaslike vrywilligers van Soumousso, Burkina Faso. Agter ry (van links na regs): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Middelrye: Boureima Saré, Judaïstiese Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, Michaïlou Sanfo en Bamory Ouattara; Voorry: Yaya Ouattara en Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA
GM-swamme vermy muskiete vinniger, ineenstortende populasies
Om die risiko's van veldtoetse te verminder, het Lovett en Bilgo hul GM-swam in die "MosquitoSphere, "'N groot, spesiaal ontwerpte gesifte veld wat ontwerp is om die buite toestande in Soumousso, Burkina Faso, noukeurig aan te pas. Deur hutte op te stel met katoenplate wat spore van GM-toksienproduksie bevat Metarhizium swamme sowel as dié met ongemodifiseerde swamme as kontrole, het Lovett en Bilgo bevind dat 70% tot 80% muskiete in beide tipes hutte besmet was. maar muskiete in hutte met GM-swamme het binne 'n gemiddelde van vyf dae gesterf terwyl muskiete in hutte met ongemodifiseerde swamme ná nagenoeg nege dae gesterf het.
Die hutte van MosquitoSphere in Soumousso, Burkina Faso, waar die eksperimente met GM-moordenaars giftige swamme plaasgevind het. Brian Lovett
Deur te ondersoek hoe muskietbevolkings verloop het, het hulle dit ook ontdek GM-swamme het verskeie generasies muskiete besmet. In een omheining met GM-swamme, het 'n aanvanklike bevolking van 1,500-muskiete na 'n maand en 'n half in 13 ingeval.
Belofte en risiko's
Deur 'n reeds dodelike swamspatogeen met 'n kragtige toksien te genereer, kon die ondersoekers die muskietveldveldbevolking dramaties verminder in 'n deel van die wêreld waar malaria endemies is en muskiete bestand is teen chemiese insekdoders.
Daar is 'n dringende behoefte om malariatransmissie te voorkom, veral in Afrika suid van die Sahara, waar 92% van gevalle en 93% van sterftes gebeur. Saam, die Amerikaanse Environmental Protection Agency se goedkeuring van die hibried toksien onder die handelsnaam Verskil, en die goedkeuring van die gebruik van ongewysigde Metarhizium swamme as 'n "biopesticide" deur verskeie Afrika-lande, kan die weg baan tot groen lig die gebruik van geneties gemodifiseerde Metarhizium swamme in die stryd teen malaria.
Aan die ander kant, die vrylating van swamme wat 'n dodelike insektoksien bevat, veroorsaak kommer oor onopsetlike skade aan 'nontarget "insekte. Metarhizium swamme besmet slegs 'n klein verskeidenheid insekte en eksperimente waar nontarget insekte, soos heuningbye, was besmet met beide die GM en ongemodifiseerde swamme het nie die bye-oorlewing beïnvloed nie. Selfs as die geen sy pad gevind het in swamme wat mense besmet - 'n hoogs onwaarskynlike scenario - sou dit geen effek op ons hê nie, omdat die toksien net op insekte werk.
Beperk die verspreiding van die geen wat die Hibried toksien in ander organismes produseer Metarhizium swamme is 'n ander potensiële saak. Een veiligheidsmaatreël kan wees om by te voeg genetiese skakelaars wat oorlewing verminder van die swam buite die binnenshuise omgewing. Maar daar is ook verskeie inherente eienskappe van Metarhizium swamme - soos hul groot, nie-lug- en sensitiewe-tot-ultraviolet-ligspore - wat die kanse op verspreiding verminder.
Terwyl dit belowend is, word hierdie strategie om muskiete in vergelyking met geneties gemanipuleerde swamme te vergiftig, nie gewaarborg nie. Muskiete kan weerstand daaruit ontwikkel. Maar met honderde duisende mense wat elke jaar sterf in hierdie dodelike spel teen patogene, is die enigste sekerheid dat ons, soos ons teenstanders, ons strategieë ook moet ontwikkel.
Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt Leerstoel in Biologiese Wetenskappe en Professor in Biologiese Wetenskappe en Biomediese Informatika, Vanderbilt Universiteit