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 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_środowiskowe