Rozpylanie środków owadobójczych w celu zabicia komarów: Komary są nosicielami wielu wyniszczających chorób, takich jak malaria. Sukjanya/Shutterstock.com
Siatki na łóżka. Insektycydy. Owady sterylne i genetycznie modyfikowane. Teraz naukowcy dodają genetycznie modyfikowany toksyczny grzyb do arsenału broni, aby pozbyć się komarów przenoszących pasożyta malarii.
Chociaż insektycydy i moskitiery ze sznurowaniem insektycydów, zdecydowanie dwie najczęściej stosowane strategie, skutecznie obniżyły liczbę infekcji i zgonów, globalne obciążenie malarią nie zmniejszyło się w ciągu ostatnich kilku lat, W 2017, 219 mln osób zostali zarażeni malarią i około 435,000 XNUMX zmarło. Tak jest ponieważ komary rozwijają odporność na insektycydy.
An widliszek komar pobierający krew od ludzkiego żywiciela. To właśnie w trakcie tych posiłków z krwi komary przenoszą malarię na ludzi. CDC
Gwałtowna ewolucja odporności jest powszechnym i powracającym tematem w naszych wyścigach zbrojeń przeciwko komarom przenoszącym malarię, a także przeciwko szkodnikom i patogenom w ogóle. Nadgodziny, organizmy mutują i rozwijają odporność do każdego nowego narkotyku, który jest używany do ich zabicia. Nic dziwnego, że ludzie zawsze kończą po stronie przegranej; dlatego potrzebna jest nowa broń. A ostatni to zabójczy grzyb.
Walka z zabójcami z zabójcami
Jak biolog ewolucyjny badający grzybyZnam zdolność tych organizmów do wywoływania wyniszczających chorób w różnych Rośliny i zwierzęta, w tym ludzie. Podczas gdy wiele patogenów grzybiczych infekuje szeroką gamę żywicieli, inni mogą atakować tylko wybranych.
Ta świadomość doprowadziła naukowców do nowej strategii walki z malarią: infekuj i zabijaj komary przenoszące choroby za pomocą patogenów grzybowych, które napotykają w naturze. To nie pierwszy raz, kiedy grzyby zostały zbrojone. W rzeczywistości jest to dokładnie strategia stojąca za bardzo udanym biologicznym pestycydem, Zielony mięsień, który zabija szarańczę i koniki polne na całym świecie.
Zarażanie komarów ich naturalnymi patogenami – takimi jak patogenne grzyby z rodzaju Metaryz – jest szczególnie atrakcyjną strategią, ponieważ w przeciwieństwie do patogenów bakteryjnych czy wirusowych, grzyby mogą zarażać komary po prostu przez kontakt z nimi i nie muszą być spożywane. Ponadto grzyby są ogólnie bardziej przyjazne dla środowiska niż tradycyjne chemiczne środki owadobójcze. Ale czy ta strategia działa?
Piętnaście lat temu, próba terenowa w wiejskiej Tanzanii wykazała, że może:. Dzięki zawieszaniu na sufitach domów, w których odpoczywają komary, bawełnianych prześcieradeł zaszczepionych grzybami zabijającymi owady, jedna trzecia komarów została zarażona. Według modeli przenoszenia malarii taki wskaźnik infekcji może zmniejszyć liczbę przypadków malarii o 75%.
Ale Metaryz grzyby, jak pokazała próba terenowa w Tanzanii, nie zawsze są w stanie zarażać swoich żywicieli komarów. Infekcje grzybicze zwykle potrzebują kilku dni, aby zabić komary. W laboratorium grzyby potrzebują średnio od siedmiu do dziewięciu dni, aby zabić komary, w zależności od dawki. Briana Lovetta, doktorant pracujący w Laboratorium Raya St. Legera, Etienne’a Bilgo, habilitant współpracujący z entomolog Abdoulaye Diabateuważali, że mogą zarazić więcej komarów i szybciej je zabić.
Jak? Wykorzystując grzyby, które zostały genetycznie zmodyfikowane w celu wytworzenia toksyny zwanej „Hybrydą”, która atakuje system nerwowy stawonogów, grupy obejmującej owady i ich krewniaków, takich jak pająki i skorupiaki. Wcześniejsze eksperymenty laboratoryjne przeprowadzone w 2017 roku przez ten sam zespół już to wykazały te GMO zabijały komary szybciej niż te niezmodyfikowane.
Wielkim pytaniem było teraz, czy to działa w naturze.
Zespół MosquitoSphere składa się z autorów gazet i lokalnych wolontariuszy z Soumousso w Burkina Faso. Tylny rząd (od lewej do prawej): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Środkowy rząd: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, MichaÏlou Sanfo i Bamory Ouattara; W pierwszym rzędzie: Yaya Ouattara i Jacques Gnambani. Briana Lovetta, CC BY-SA
Grzyby GMO zabijają komary szybciej, powodując załamanie populacji
Aby zmniejszyć ryzyko stwarzane przez testy terenowe, Lovett i Bilgo przetestowali swojego grzyba GM w „KomaraSfera”, duże, specjalnie zaprojektowane pole osłonięte, zaprojektowane tak, aby ściśle odpowiadało warunkom zewnętrznym w Soumousso w Burkina Faso. Budując chaty z bawełnianymi prześcieradłami, które zawierały zarodniki produkujące toksyny GMO Metaryz grzybów, jak również tych z niezmodyfikowanymi grzybami jako kontrolami, Lovett i Bilgo stwierdzili, że od 70% do 80% komarów było zarażonych w obu typach chat. Jednak komary w chatach z grzybami GM ginęły w ciągu średnio pięciu dni, podczas gdy komary w chatach z niezmodyfikowanymi grzybami ginęły po blisko dziewięciu dniach.
Chaty MosquitoSphere w Soumousso w Burkina Faso, gdzie miały miejsce eksperymenty z toksycznymi grzybami GM. Briana Lovetta
Badając, jak populacje komarów radziły sobie w czasie, odkryli również, że Grzyby GMO zainfekowały wiele pokoleń komarów. W jednym wybiegu z grzybami GM, początkowa populacja 1,500 komarów zmniejszyła się do zaledwie 13 po półtora miesiąca.
Obietnica i ryzyko
Poprzez genetyczne uzbrajanie już i tak śmiertelnego patogenu grzybowego w potężną toksynę, badaczom udało się radykalnie zmniejszyć populację komarów „polowych” w części świata, gdzie malaria jest endemiczna, a komary są odporne na chemiczne środki owadobójcze.
Istnieje pilna potrzeba ograniczenia przenoszenia malarii, szczególnie w Afryce Subsaharyjskiej, gdzie 92% przypadków i 93% zgonów zdarzać się. Razem, Agencja Ochrony Środowiska USA zatwierdzenie toksyny hybrydowej pod handlową nazwą Versitude oraz zgodę na użycie niezmodyfikowanej Metaryz grzyby jako „biopestycyd” przez kilka krajów afrykańskich mogą utorować drogę do zielonego światła Metaryz grzyby w walce z malarią.
Z drugiej strony, uwalnianie grzybów niosących śmiertelną toksynę owadów budzi obawy o niezamierzone szkody dla „niedocelowych” owadów. Metaryz grzyby infekują tylko niewielką liczbę owadów i eksperymenty z owadami niedocelowymi, takich jak pszczoły miodne, były zakażone zarówno GM, jak i niezmodyfikowane grzyby nie wpływały na przeżywalność pszczół. Nawet gdyby gen znalazł się w grzybach, które zarażają ludzi – bardzo mało prawdopodobny scenariusz – nie miałby na nas żadnego wpływu, ponieważ toksyna działa tylko na owady.
Ograniczenie rozprzestrzeniania się genu wytwarzającego toksynę hybrydową w organizmach innych niż Metaryz grzyby to kolejny potencjalny problem. Jednym środkiem ostrożności może być dodanie przełączniki genetyczne, które zmniejszają przeżycie grzyba poza środowiskiem wewnętrznym. Ale jest też kilka nieodłącznych cech Metaryz grzyby – takie jak ich duże, nie unoszące się w powietrzu i wrażliwe na światło ultrafioletowe zarodniki – które zmniejszają szanse na rozprzestrzenienie się.
Choć obiecująca, strategia polegająca na zatruwaniu komarów genetycznie modyfikowanymi grzybami nie jest gwarantowana. Komary mogą wykształcić odporność na to. Ale skoro setki tysięcy ludzi ginie każdego roku w tej śmiertelnej grze przeciwko patogenom, być może jedyną pewnością jest to, że podobnie jak nasi przeciwnicy, my również będziemy musieli rozwijać nasze strategie.
O autorze
Antonis Rokas, Katedra Nauk Biologicznych Corneliusa Vanderbilta i profesor nauk biologicznych i informatyki biomedycznej, Vanderbilt University
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Książki o środowisku z listy bestsellerów Amazon
"Cicha wiosna"
autorstwa Rachel Carson
Ta klasyczna książka jest kamieniem milowym w historii ekologii, zwracającym uwagę na szkodliwe działanie pestycydów i ich wpływ na świat przyrody. Praca Carsona pomogła zainspirować nowoczesny ruch ekologiczny i pozostaje aktualna dzisiaj, gdy nadal zmagamy się z wyzwaniami zdrowia środowiskowego.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Ziemia niezdatna do zamieszkania: życie po ociepleniu”
David Wallace-Wells
W tej książce David Wallace-Wells ostrzega przed niszczycielskimi skutkami zmian klimatu i pilną potrzebą rozwiązania tego globalnego kryzysu. Książka opiera się na badaniach naukowych i rzeczywistych przykładach, aby zapewnić otrzeźwiające spojrzenie na przyszłość, przed którą staniemy, jeśli nie podejmiemy działań.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Sekretne życie drzew: co czują, jak się komunikują? Odkrycia z sekretnego świata”
przez Petera Wohllebena
W tej książce Peter Wohlleben bada fascynujący świat drzew i ich rolę w ekosystemie. Książka opiera się na badaniach naukowych i własnych doświadczeniach Wohllebena jako leśnika, aby zaoferować wgląd w złożone sposoby, w jakie drzewa wchodzą w interakcje ze sobą i ze światem przyrody.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Nasz dom się pali: sceny z rodziny i planety w kryzysie”
autorstwa Grety Thunberg, Svante Thunberg i Maleny Ernman
W tej książce aktywistka klimatyczna Greta Thunberg i jej rodzina przedstawiają osobistą relację ze swojej podróży mającej na celu podniesienie świadomości na temat pilnej potrzeby zajęcia się zmianami klimatycznymi. Książka stanowi mocny i poruszający opis wyzwań, przed którymi stoimy, oraz potrzeby działania.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Szóste wymieranie: nienaturalna historia”
Elżbieta Kolbert
W tej książce Elizabeth Kolbert bada trwające masowe wymieranie gatunków spowodowane działalnością człowieka, opierając się na badaniach naukowych i przykładach z rzeczywistego świata, aby zapewnić trzeźwe spojrzenie na wpływ działalności człowieka na świat przyrody. Książka zawiera przekonujące wezwanie do działania na rzecz ochrony różnorodności życia na Ziemi.
al
