Spraying insecticide å drepe mygg: Mygg er vektorer av mange ødeleggende sykdommer som malaria. Sukjanya / Shutterstock.com
Sengegarn. Insektmidler. Sterile og genetisk modifiserte insekter. Nå legger forskere til en genetisk konstruert giftig sopp til våpenens arsenal for å tørke ut mygg som bærer malariaparasitten.
Selv om insektmidler og insektmiddel-laced bed nett, langt de to mest brukte strategier, har effektivt senket antall infeksjoner og dødsfall, Den globale malariabyrden har ikke svekket seg de siste årene. I 2017, 219 million mennesker ble smittet med malaria og en estimert 435,000 døde. Det er fordi mygg er utviklende motstand mot insektmidler.
An Anopheles Mygg tar et blodmåltid fra en menneskelig vert. Det er i løpet av disse blodmåltider at myggene overfører malaria til mennesker. CDC
Den raske utviklingen av motstand er et vanlig og tilbakevendende tema i våpenløpene mot malariaoverførende mygg, samt mot skadedyr og patogener generelt. Over tid, organismer muterer og utvikler motstand til et nytt stoff som brukes til å drepe dem. Ikke rart at mennesker alltid ender opp på den tapende siden; det er derfor et nytt våpen er nødvendig. Og den siste er en drapssvamp.
Bekjempe mordere med mordere
Som en evolusjonær biolog som studerer sopp, Jeg er kjent med disse organismers evne til å forårsake ødeleggende sykdommer i ulike planter og dyr, inkludert mennesker. Mens mange sopppatogener smitter et bredt spekter av verter, Andre kan angripe bare et fåtall.
Denne oppfatningen har ført forskere til en ny strategi for bekjempelse av malaria: infisere og drepe sykdomsoverførende mygg med sopppatogener som de møter i naturen. Dette er ikke første gang svampene har blitt weaponized. Faktisk er dette nettopp strategien bak det svært vellykkede biologiske plantevernmiddelet, Grønn muskel, som dreper gresshopper og gresshopper rundt om i verden.
Infiserer mygg med sine naturlige patogener - som for eksempel de patogene soppene fra slekten Metarhizium - er en spesielt attraktiv strategi fordi, i motsetning til bakterielle eller virale patogener, sopp kan smitte mygg bare ved å komme i kontakt med dem og må ikke inntas. Også, sopp er generelt vennligere for miljøet enn tradisjonelle kjemiske insektmidler. Men fungerer denne strategien?
Femten år siden, et feltforsøk i landlige Tanzania viste at det kunne. Ved å henge bomullsplater podet med insektdræpende sopp i taket av hus der mygg hviler, ble en tredjedel av myggene smittet. Ifølge malaria overføringsmodeller, en slik infeksjonsrate kan redusere malarietilfeller med 75%.
Men Metarhizium sopp, som den tanzaniske feltprøven viste, er ikke alltid i stand til å infisere deres myggverter. Og soppinfeksjoner tar vanligvis flere dager for å drepe mygg. I laboratoriet tar svamp i gjennomsnitt mellom syv og ni dager for å drepe myggene, avhengig av dosen. Brian Lovett, en utdannet student som jobber i Ray St. Legers laboratoriumog Etienne Bilgo, en postdoktorale medarbeider med entomologen Abdoulaye Diabate, trodde de kunne smitte mer mosquitoes og drepe dem raskere.
Hvordan? Ved å bruke sopp som hadde blitt genetisk modifisert for å produsere et gift som heter "Hybrid", som spesifikt angriper leddets nervesystem, en gruppe som inneholder insekter og deres familie, som edderkopper og krepsdyr. Tidligere laboratorieforsøk i 2017 av samme lag hadde allerede vist det disse GM-soppene døde mygg raskere enn umodifiserte.
Det store spørsmålet var nå om det virket i naturen.
MosquitoSphere-teamet består av forfattere på papiret og lokale frivillige fra Soumousso, Burkina Faso. Bakre rad (fra venstre til høyre): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Midtrad: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, Michaïlou Sanfo og Bamory Ouattara; Forreste rad: Yaya Ouattara og Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA
GM fungi dreper mygg raskere, krasjer populasjoner
For å redusere risikoen ved feltprøving, testet Lovett og Bilgo sin GM-sopp i "MosquitoSphere, "Et stort, spesialdesignet skjermet felt designet for å tette matche utendørsforholdene i Soumousso, Burkina Faso. Ved å sette opp hytter med bomullsplater som inneholdt sporer av GM-toksinproduksjon Metarhizium sopp samt de med umodifiserte sopp som kontroller, fant Lovett og Bilgo at 70% til 80% mygg ble infisert i begge typer hytter. Men mygg i hytter med GM-sopp døde innen fem dager, mens mygg i hytter med umodifiserte sopp døde etter nesten ni dager.
Hyttene til MosquitoSphere i Soumousso, Burkina Faso, hvor forsøkene med GM-killer giftige sopp fant sted. Brian Lovett
Ved å undersøke hvordan myggpopulasjoner gikk over tid, oppdaget de også det GM-sopp infiserte flere generasjoner mygg. I en innkapsling med GM-sopp, kollapset en innledende populasjon av 1,500 mygger til bare 13 etter en og en halv time.
Løfte og risiko
Ved å genetisk aktivere et allerede dødelig sopppatogen med et kraftig toksin, kunne etterforskerne dramatisk redusere myggfeltbefolkningen i en del av verden hvor malaria er endemisk og mygg er resistente mot kjemiske insektmidler.
Det er et presserende behov for å dempe malariatransmisjonen spesielt i Afrika sør for Sahara, hvor 92% tilfeller og 93% av dødsfall skje. Sammen, det amerikanske miljøvernbyråets godkjenning av hybridtoksinet under handelsnavnet Versitude, og godkjenningen av bruk av umodifisert Metarhizium sopp som et "biopesticid" av flere afrikanske land, kan bane vei til grønt lys bruk av genetisk modifisert Metarhizium sopp i kampen mot malaria.
På forsiden, frigjør sopp som bærer et dødelig insekt toksin reiser bekymringer om utilsiktet skade på "nontarget" insekter. Metarhizium sopp infiserer bare et lite utvalg av insekter og eksperimenter der nontarget insekter, som honningbier, ble smittet med både GM og uendret sopp påvirket ikke bi-overlevelse. Selv om genet fant veien til sopp som smitter mennesker - et svært usannsynlig scenario - ville det ikke ha noen effekt på oss fordi toksinet bare virker på insekter.
Begrensning av spredningen av genet som produserer hybridgiftet i andre organismer enn Metarhizium sopp er en annen potensiell bekymring. En sikkerhetsforanstaltning kan være å legge til genetiske brytere som reduserer overlevelse av soppen utenfor innemiljøet. Men det er også flere inneboende trekk ved Metarhizium sopp - som deres store, ikke-luftbårne og følsomme til ultrafiolette lyssporer - som reduserer sjansene for spredning.
Mens det er lovende, er denne strategien om å forgifte mygg med genetisk utviklet sopp ikke garantert. Mygg kan utvikle motstand mot dette. Men med hundre tusen mennesker som dør hvert år i dette dødelige spillet mot patogener, er det kanskje den eneste sikkerheten at vi, som våre motstandere, må fortsette å utvikle våre strategier.
Om forfatteren
Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt Stol i biologiske vitenskap og professor i biologiske vitenskap og biomedisinsk informatikk, Vanderbilt University
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Bøker om miljøet fra Amazons bestselgerliste
"Stille vår"
av Rachel Carson
Denne klassiske boken er et landemerke i miljøvernets historie, og trekker oppmerksomheten til skadevirkningene av plantevernmidler og deres innvirkning på den naturlige verden. Carsons arbeid bidro til å inspirere den moderne miljøbevegelsen og er fortsatt relevant i dag, mens vi fortsetter å kjempe med utfordringene med miljøhelse.
Klikk for mer info eller for å bestille
"Den ubeboelige jorden: Livet etter oppvarming"
av David Wallace-Wells
I denne boken gir David Wallace-Wells en sterk advarsel om de ødeleggende effektene av klimaendringer og det presserende behovet for å håndtere denne globale krisen. Boken trekker på vitenskapelig forskning og eksempler fra den virkelige verden for å gi et nøkternt blikk på fremtiden vi står overfor hvis vi ikke tar grep.
Klikk for mer info eller for å bestille
"The Hidden Life of Trees: Hva de føler, hvordan de kommuniserer? Oppdagelser fra en hemmelig verden"
av Peter Wohlleben
I denne boken utforsker Peter Wohlleben trærnes fascinerende verden og deres rolle i økosystemet. Boken bygger på vitenskapelig forskning og Wohllebens egne erfaringer som skogbruker for å gi innsikt i de komplekse måtene trær samhandler med hverandre og naturen på.
Klikk for mer info eller for å bestille
"Huset vårt er i brann: Scener av en familie og en planet i krise"
av Greta Thunberg, Svante Thunberg og Malena Ernman
I denne boken gir klimaaktivisten Greta Thunberg og hennes familie en personlig beretning om deres reise for å øke bevisstheten om det presserende behovet for å ta tak i klimaendringer. Boken gir en kraftfull og rørende beretning om utfordringene vi står overfor og behovet for handling.
Klikk for mer info eller for å bestille
"Den sjette utryddelsen: en unaturlig historie"
av Elizabeth Kolbert
I denne boken utforsker Elizabeth Kolbert den pågående masseutryddelsen av arter forårsaket av menneskelig aktivitet, ved å trekke på vitenskapelig forskning og eksempler fra den virkelige verden for å gi et nøkternt blikk på virkningen av menneskelig aktivitet på den naturlige verden. Boken tilbyr en overbevisende oppfordring til handling for å beskytte mangfoldet av liv på jorden.
al
