Обприскування інсектицидом для знищення комарів: Комарі є переносниками багатьох руйнівних захворювань, таких як малярія. Sukjanya / Shutterstock.com
Мережі для ліжок. Інсектициди. Стерильні та генетично модифіковані комахи. Зараз вчені додають а генно-інженерний токсичний грибок до арсеналу зброї для витирання комарів, які переносять паразита малярії.
Незважаючи на те, що інсектициди та сітки для постільних речей, пов'язані з інсектицидами, на сьогоднішній день ці дві найпоширеніші стратегії, фактично знизили кількість інфекцій та смертей, глобальний тягар малярії за останні кілька років не впав. У 2017, 219 мільйонів чоловік були заражені малярією, і, за оцінками, 435,000 помер. Це тому, що комарі розвивають стійкість до інсектицидів.
An малярійний комар комар, що приймає кров’яну страву у людини-господаря. Саме в ході цих кров'яних страв комарі передають малярію людині. CDC
Швидка еволюція резистентності є поширеною та періодичною темою в наших гонках на озброєння проти малярії, що передає комарів, а також проти шкідників та збудників хвороб загалом. Через деякий час, організми мутують та розвивають резистентність до будь-якого нового наркотика, який використовується для їх вбивства. Недарма люди завжди опиняються на стороні, що програє; ось чому потрібна нова зброя. І найновіший - це вбивчий грибок.
Боротьба з вбивцями
Як еволюційний біолог, що вивчає гриби, Я знайомий зі здатністю цих організмів викликати руйнівні захворювання у різноманітних рослин та тварин, у тому числі людей. Хоча багато збудників грибів заражають широке коло господарів, інші можуть атакувати лише вибраних.
Ця реалізація привела вчених до нової стратегії боротьби з малярією: заразити та вбити комах, що передають хвороби, використовуючи грибкові збудники, які вони стикаються в природі. Це не перший раз, коли гриби були озброєні. Насправді це саме стратегія, що стоїть за успішним біологічним пестицидом, Зелена мускулатура, яка вбиває сарану та коників у всьому світі.
Зараження комарів їх природними збудниками - такими як хвороботворні гриби з роду Метархізіум - є особливо привабливою стратегією, оскільки, на відміну від бактеріальних чи вірусних збудників, грибки можуть заразити комарів, просто контактуючи з ними і їх не потрібно приймати. Також гриби, як правило, більш екологічні для традиційних хімічних інсектицидів. Але чи працює ця стратегія?
П'ятнадцять років тому, польовий випробування в сільській Танзанії показало, що це може. Повісивши бавовняні простирадла, прищеплені грибками, що вбивають комах, на стелях будинків, де відпочивають комарі, одна третина комарів заразилася. Відповідно до моделей передачі малярії, така швидкість зараження може зменшити випадки малярії на 75%.
але Метархізіум гриби, як показав польовий суд Танзанії, не завжди здатні заразити своїх господарів комарів. А грибкові інфекції, як правило, займають кілька днів, щоб убити комарів. У лабораторії грибам потрібно в середньому від семи до дев'яти днів, щоб убити комарів, залежно від дози. Брайан Ловтт, аспірант, що працює в с Лабораторія Рея Сент-Леджера та Етьєн Білго, докторський співробітник, з яким працює ентомолог Абдолай Діабат, думав, що вони можуть заразити більше комарів і швидше їх вбити.
Як? За допомогою грибів, генетично модифікованих для отримання токсину під назвою "Гібрид", який спеціально атакує нервову систему членистоногих - групу, що включає комах та їх родичів, як павуки та ракоподібні. Попередні лабораторні експерименти в 2017 тієї ж команди вже показали це ці грибки GM вбивали комарів швидше, ніж немодифіковані.
Зараз велике питання полягало в тому, чи працює він на природі.
Команда MosquitoSphere складається з авторів статті та місцевих волонтерів із Сумусо, Буркіна-Фасо. Задній ряд (зліва направо): Етьєн Білго, Олівер Зіда, Бема Уаттара; Середній ряд: Бурейма Саре, Джудікаель Зіда, Брайан Лавтт, Мусса Уаттара, Міхалу Санфо та Баморі Уаттара; Передній ряд: Yaya Ouattara та Jacques Gnambani. Брайан Ловтт, CC BY-SA
ГМ-гриби швидше вбивають комарів, знищуючи популяції
Щоб знизити ризики, випробувані на місцях, Лавттт і Білго випробували свій ГМ-грибок у програмі “Москітосфера, ”Велике, спеціально розроблене екранізоване поле, призначене для того, щоб тісно відповідати умовам на вулиці в Сумусо, Буркіна-Фасо. Встановивши хати з бавовняних простирадлів, які містили спори генетичних токсинів Метархізіум Гриби, а також ті, у яких немодифіковані гриби як контролі, Лавтт та Білго встановили, що комари від 70% до 80% були заражені в обох типах хат. Але комарі в хатах з ГМ-грибами померли в середньому за п’ять днів, тоді як комарі в хатах з немодифікованими грибами загинули приблизно через дев'ять днів.
Хати MosquitoSphere в Сумуссо, Буркіна-Фасо, де проходили експерименти з токсичними грибами-убивцями ГМ. Брайан Ловтт
Вивчивши, як з часом протікає популяція комарів, вони також виявили це ГМ-гриби заразили кілька поколінь комарів. В одному корпусі з ГМ-грибами початкова популяція комарів 1,500 через півтора місяця зменшилася до 13.
Обіцянка та ризики
Генетично озброюючи вже смертоносний грибний збудник потужним токсином, слідчі змогли різко зменшити популяцію «польових» комарів у частині світу, де малярія є ендемічною, а комарі стійкі до хімічних інсектицидів.
Існує нагальна потреба в обмеженні передачі малярії, особливо в Африці на південь від Сахари, де 92% випадків і 93% смертей трапляються. Разом з Агентством охорони навколишнього природного середовища США затвердження гібридного токсину під комерційною назвою Versitude та затвердження використання немодифікованих Метархізіум грибки як "біопестицид" декількох африканських країн, можуть прокласти шлях до зеленого світла використання генетично модифікованих Метархізіум грибки в боротьбі з малярією.
З іншого боку, вивільнення грибів, що несуть смертоносний токсин для комах, викликає занепокоєння щодо ненавмисної шкоди для «нецільових» комах. Метархізіум грибки заражають лише невелике коло комах і експерименти, де нецілі комахи, наприклад, бджолині бджоли, були заражені як ГМ, так і немодифікованими грибами не впливали на виживання бджіл. Навіть якби ген потрапив у грибки, які заражають людину - дуже малоймовірний сценарій - це не впливало б на нас, оскільки токсин діє лише на комах.
Обмеження розповсюдження гена, який виробляє гібридний токсин в інших організмах Метархізіум грибки - ще одна потенційна проблема. Одним із запобіжних заходів можна додати генетичні перемикачі, що знижують виживання гриба поза внутрішнім середовищем. Але є також кілька притаманних рис Метархізіум гриби - такі, як їх великі спори, що не потрапляють на повітря та чутливі до ультрафіолетового світла, - які знижують шанси на розпорошення.
Незважаючи на перспективну перспективу, ця стратегія по отруєнню комарів генно-інженерними грибами не гарантується. Комарі можуть розвинути опір цьому. Але коли сотні тисяч людей щорічно гинуть у цій смертельному грі проти патогенів, можливо, єдиною впевненістю є те, що, як і наші супротивники, нам потрібно буде постійно розвивати свої стратегії.
про автора
Антоніс Рокас, кафедра біологічних наук Корнелія Вандербільта та професор біологічних наук та біомедичної інформатики, Університету Вандербільта
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Книги про навколишнє середовище зі списку бестселерів Amazon
«Тиха весна»
Рейчел Карсон
Ця класична книга є віхою в історії захисту навколишнього середовища, привертаючи увагу до шкідливого впливу пестицидів та їхнього впливу на світ природи. Робота Карсона допомогла надихнути сучасний екологічний рух і залишається актуальною сьогодні, оскільки ми продовжуємо боротися з проблемами здоров’я навколишнього середовища.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Нежила Земля: життя після потепління»
Девід Уоллес-Уеллс
У цій книзі Девід Уоллес-Веллс різко попереджає про руйнівні наслідки зміни клімату та термінову необхідність вирішення цієї глобальної кризи. Книга спирається на наукові дослідження та приклади з реального світу, щоб дати тверезий погляд на майбутнє, яке нас чекає, якщо ми не вживемо заходів.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Приховане життя дерев: що вони відчувають, як спілкуються? Відкриття з таємного світу»
автор: Peter Wohlleben
У цій книзі Пітер Воллебен досліджує захоплюючий світ дерев та їх роль в екосистемі. Книга спирається на наукові дослідження та власний досвід Воллебена як лісника, щоб запропонувати розуміння складних способів взаємодії дерев одне з одним і природним світом.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Наш дім горить: сцени сім’ї та планети в кризі»
Грета Тунберг, Сванте Тунберг і Малена Ернман
У цій книзі кліматична активістка Грета Тунберг та її родина пропонують особисту розповідь про свою подорож, щоб підвищити обізнаність про нагальну потребу вирішення проблеми зміни клімату. Книга містить потужний і зворушливий опис викликів, з якими ми стикаємося, і потреби в діях.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Шосте вимирання: неприродна історія»
автор: Елізабет Колберт
У цій книзі Елізабет Колберт досліджує постійне масове вимирання видів, спричинене діяльністю людини, спираючись на наукові дослідження та приклади з реального світу, щоб дати тверезий погляд на вплив людської діяльності на світ природи. Книга містить переконливий заклик до дії, щоб захистити різноманітність життя на Землі.
al
