Menyemburkan racun serangga untuk membunuh nyamuk: Nyamuk adalah vektor banyak penyakit yang dahsyat seperti malaria. Sukjanya / Shutterstock.com
Jaring tidur. Insektisida. Serangga yang diubah suai dan genetik. Sekarang ahli sains menambah a kulat beracun secara genetik kepada senjata senjata untuk menghapuskan nyamuk yang membawa parasit malaria.
Walaupun rama-rama insektisida dan jaring insektisida, kedua-dua strategi yang paling biasa digunakan, telah menurunkan bilangan jangkitan dan kematian dengan berkesan, beban malaria global telah gagal menurun dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Dalam 2017, 219 juta orang dijangkiti malaria dan dianggarkan 435,000 meninggal dunia. Sebab itu nyamuk adalah penentangan terhadap insektisida.
An Anopheles nyamuk mengambil makanan darah dari hos manusia. Ia adalah dalam perjalanan makanan-makanan ini bahawa nyamuk memancarkan malaria kepada manusia. CDC
Evolusi rintangan pesat adalah tema umum dan berulang dalam perlombaan senjata kami terhadap nyamuk yang menyebarkan malaria, serta terhadap perosak dan patogen secara umum. Lebih masa, organisma bermutasi dan berevolusi rintangan kepada mana-mana ubat baru yang digunakan untuk membunuh mereka. Tidak hairanlah manusia selalu berakhir di pihak kalah; itulah sebabnya senjata baru diperlukan. Dan yang terbaru adalah kulat pembunuh.
Membunuh pembunuh dengan pembunuh
Sebagai ahli biologi evolusi mengkaji kulat, Saya terbiasa dengan keupayaan organisma ini untuk menyebabkan penyakit yang dahsyat tumbuhan and haiwan, termasuk manusia. Walaupun banyak patogen kulat menjangkiti pelbagai tuan rumah, yang lain boleh menyerang hanya beberapa pilihan.
Kesedaran ini telah membawa saintis kepada strategi baru untuk memerangi malaria: menjangkiti dan membunuh nyamuk yang menyebarkan penyakit menggunakan patogen jamur yang mereka alami. Ini bukan kali pertama kulat telah menjadi senjata. Sebenarnya, inilah strategi di sebalik racun perosak biologi yang sangat berjaya, Muscle Green, yang membunuh belalang dan belalang di seluruh dunia.
Menginfeksi nyamuk dengan patogen semulajadi mereka - seperti kulat patogen dari genus Metarhizium - adalah strategi yang sangat menarik kerana, tidak seperti patogen bakteria atau virus, Kulat boleh menjangkiti nyamuk hanya dengan menghubungi mereka dan tidak perlu dicerna. Juga, kulat umumnya mesra alam sekitar daripada insektisida kimia tradisional. Tetapi apakah strategi ini berfungsi?
Lima belas tahun yang lalu, percubaan lapangan di pedalaman Tanzania menunjukkan bahawa ia boleh. Dengan menggantung cadar kapas yang disuntik dengan kulat membunuh serangga di siling rumah di mana nyamuk beristirahat, sepertiga nyamuk dijangkiti. Menurut model penghantaran malaria, kadar jangkitan seperti itu boleh mengurangkan kes malaria oleh 75%.
Tetapi Metarhizium kulat, sebagai ujian lapangan Tanzanian menunjukkan, tidak semestinya mampu menjangkiti tuan rumah nyamuk mereka. Dan, jangkitan kulat biasanya mengambil masa beberapa hari untuk membunuh nyamuk. Di makmal, kulat mengambil purata antara tujuh dan sembilan hari untuk membunuh nyamuk, bergantung kepada dos. Brian Lovett, seorang pelajar siswazah yang bekerja Makmal Ray St. Leger, dan Etienne Bilgo, seorang rakan selepas doktoral yang bekerjasama ahli entomologi Abdoulaye Diabate, fikir mereka boleh menjangkiti lebih banyak nyamuk dan membunuh mereka lebih cepat.
Bagaimana? Dengan menggunakan kulat yang telah diubahsuai secara genetik untuk menghasilkan toksin yang dipanggil "Hybrid," yang secara khusus menyerang sistem arthropod saraf, kumpulan yang menyertakan serangga dan kerabatnya, seperti labah-labah dan krustasea. Eksperimen makmal sebelumnya di 2017 oleh pasukan yang sama telah menunjukkan bahawa kulat GM ini membunuh nyamuk lebih cepat daripada yang tidak diubahsuai.
Persoalan besar sekarang ialah sama ada ia berfungsi dalam alam semula jadi.
Pasukan MosquitoSphere terdiri daripada penulis di kertas dan sukarelawan tempatan dari Soumousso, Burkina Faso. Baris belakang (dari kiri ke kanan): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Barisan tengah: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, MichaÏlou Sanfo dan Bamory Ouattara; Barisan hadapan: Yaya Ouattara dan Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA
Kulat GM membunuh nyamuk lebih cepat, menghancurkan populasi
Untuk mengurangkan risiko yang dihadapi oleh ujian lapangan, Lovett dan Bilgo menguji kulat GM mereka dalam "MosquitoSphere, "Sebuah medan yang direka khas dan direka khas untuk memenuhi keperluan luar negeri di Soumousso, Burkina Faso. Dengan menubuhkan pondok dengan helai kapas yang mengandungi spora menghasilkan toksin GM Metarhizium kulat serta yang mempunyai kulat yang tidak diubah suai sebagai kawalan, Lovett dan Bilgo mendapati bahawa 70% hingga 80% nyamuk telah dijangkiti di kedua-dua jenis pondok. Tetapi nyamuk di pondok dengan kulat GM meninggal dunia dalam tempoh purata lima hari manakala nyamuk di pondok dengan kulat tidak diubahsuai meninggal dunia selepas hampir sembilan hari.
The pondok MosquitoSphere di Soumousso, Burkina Faso, di mana eksperimen dengan kulat GM membunuh kulat toksik berlaku. Brian Lovett
Dengan mengkaji bagaimana populasi nyamuk berlalu dari masa ke masa, mereka juga mendapati bahawa Kulat GM menjangkiti pelbagai generasi nyamuk. Dalam satu kandang dengan kulat GM, populasi awal nyamuk 1,500, runtuh hanya kepada 13 selepas sebulan setengah.
Janji dan risiko
Dengan secara genetik mempersenjatai patogen kulat yang mematikan dengan toksin yang kuat, penyiasat dapat secara mendadak mengurangkan populasi "nyamuk" nyamuk di bahagian dunia di mana malaria adalah endemik dan nyamuknya tahan terhadap insektisida kimia.
Terdapat keperluan segera untuk membendung penghantaran malaria terutamanya di sub-Sahara Afrika, di mana 92% kes dan 93% kematian berlaku. Bersama-sama, Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS kelulusan toksin Hibrid di bawah nama Versitude komersial, dan kelulusan penggunaan tidak diubahsuai Metarhizium kulat sebagai "biopesticide" oleh beberapa negara Afrika, boleh membuka jalan ke cahaya hijau penggunaan diubahsuai secara genetik Metarhizium kulat dalam memerangi malaria.
Di sisi lain, melepaskan kulat yang membawa racun serangga yang mematikan menimbulkan kebimbangan mengenai bahaya yang tidak disengajakan untuk serangga "tidak target". Metarhizium kulat menjangkiti hanya serangga kecil dan eksperimen di mana serangga tidak berguna, seperti lebah madu, dijangkiti kedua-dua GM dan kulat tidak diubahsuai tidak menjejaskan kelangsungan hidup lebah. Walaupun gen itu menemui jalannya ke kulat yang menjangkiti manusia - senario yang sangat tidak mungkin - ia tidak akan memberi kesan kepada kami kerana toksin itu hanya berfungsi pada serangga.
Membataskan penyebaran gen yang menghasilkan toksin Hibrid dalam organisma selain Metarhizium kulat adalah satu lagi potensi yang berpotensi. Langkah berjaga-jaga keselamatan boleh ditambah suis genetik yang mengurangkan kelangsungan hidup daripada kulat di luar persekitaran tertutup. Tetapi ada juga beberapa ciri yang ada Metarhizium kulat - seperti spora yang besar, tidak berudara dan sensitif kepada ultraviolet-cahaya spora - yang mengurangkan kemungkinan penyebaran.
Walaupun menjanjikan, strategi ini nyamuk keracunan dasar dengan kulat kejuruteraan genetik tidak dijamin. Nyamuk dapat berkembang dengan ketahanan terhadap ini. Tetapi dengan ratusan ribu orang mati setiap tahun dalam permainan maut ini terhadap patogen, mungkin satu-satunya kepastian adalah, seperti lawan kita, kita perlu terus mengubah strategi kita.
Tentang Pengarang
Antonis Rokas, Pengerusi Cornelius Vanderbilt dalam Sains Biologi dan Profesor Sains Biologi dan Informatika Biomedikal, Universiti Vanderbilt
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku tentang Persekitaran daripada senarai Penjual Terbaik Amazon
"Musim Bunga Senyap"
oleh Rachel Carson
Buku klasik ini merupakan mercu tanda dalam sejarah alam sekitar, menarik perhatian kepada kesan berbahaya racun perosak dan kesannya terhadap alam semula jadi. Kerja Carson membantu memberi inspirasi kepada pergerakan alam sekitar moden dan kekal relevan hari ini, sambil kami terus bergelut dengan cabaran kesihatan alam sekitar.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Bumi Tidak Boleh Didiami: Kehidupan Selepas Pemanasan"
oleh David Wallace-Wells
Dalam buku ini, David Wallace-Wells menawarkan amaran keras tentang kesan buruk perubahan iklim dan keperluan mendesak untuk menangani krisis global ini. Buku ini menggunakan penyelidikan saintifik dan contoh dunia nyata untuk memberikan pandangan yang serius tentang masa depan yang kita hadapi jika kita gagal mengambil tindakan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Kehidupan Tersembunyi Pokok: Apa Yang Mereka Rasa, Bagaimana Mereka Berkomunikasi? Penemuan dari Dunia Rahsia"
oleh Peter Wohlleben
Dalam buku ini, Peter Wohlleben meneroka dunia pokok yang menarik dan peranannya dalam ekosistem. Buku ini menggunakan penyelidikan saintifik dan pengalaman Wohlleben sendiri sebagai ahli hutan untuk menawarkan pandangan tentang cara kompleks pokok berinteraksi antara satu sama lain dan dunia semula jadi.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Rumah Kami Terbakar: Pemandangan Keluarga dan Planet Dalam Krisis"
oleh Greta Thunberg, Svante Thunberg, dan Malena Ernman
Dalam buku ini, aktivis iklim Greta Thunberg dan keluarganya menawarkan akaun peribadi tentang perjalanan mereka untuk meningkatkan kesedaran tentang keperluan mendesak untuk menangani perubahan iklim. Buku ini menyediakan akaun yang kuat dan mengharukan tentang cabaran yang kita hadapi dan keperluan untuk bertindak.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Kepupusan Keenam: Sejarah Tidak Semulajadi"
oleh Elizabeth Kolbert
Dalam buku ini, Elizabeth Kolbert meneroka kepupusan besar-besaran berterusan spesies yang disebabkan oleh aktiviti manusia, menggunakan penyelidikan saintifik dan contoh dunia nyata untuk memberikan pandangan yang mendalam tentang kesan aktiviti manusia terhadap alam semula jadi. Buku ini menawarkan seruan tindakan yang menarik untuk melindungi kepelbagaian hidupan di Bumi.
al
