Rovarölő szer permetezése a szúnyogok elpusztítására: A szúnyogok számos pusztító betegség, például malária vektorai. Sukjanya / Shutterstock.com

Ágyhálók. Rovarölő szerek. Steril és genetikailag módosított rovarok. Most a tudósok hozzáteszik a génmanipulált mérgező gomba a malária parazitát hordozó szúnyogok kiirtására szolgáló fegyverarzenálhoz.

Noha az inszekticidek és a rovarirtókkal fűzött ágyhálók, messze a két leggyakrabban alkalmazott stratégia, hatékonyan csökkentették a fertőzések és halálozások számát, a malária globális terhe az utóbbi években nem csökkent. In 2017, 219 millió ember maláriával fertőződtek meg, és becslések szerint 435,000 XNUMX-en haltak meg. Ez azért van, mert a szúnyogok egyre növekvő ellenállást mutatnak a rovarölő szerekkel szemben.

An Maláriaterjesztő szúnyog szúnyog, amely egy véres ételt vesz egy emberi gazdától. Ezeknek a vérételeknek a során a szúnyogok továbbítják a maláriát az embereknek. CDC

A rezisztencia gyors fejlődése gyakori és visszatérő téma a maláriát továbbító szúnyogok, valamint a kártevők és általában a kórokozók elleni fegyverkezési versenyünkben. Túlóra, az organizmusok mutálódnak és kialakul a rezisztencia bármely új gyógyszerre, amelyet megölnek. Nem csoda, hogy az emberek mindig a vesztes oldalra kerülnek; ezért új fegyverre van szükség. A legújabb pedig egy gyilkos gomba.

Gyilkosokkal harcolni gyilkosokkal

Mint gombákat vizsgáló evolúciós biológus, Ismerem ezen organizmusok sokféleségében pusztító betegségeket okozó képességét növények és a állatok, beleértve az embereket is. Míg sok gombás kórokozó a gazdaszervezetek széles körét fertőzi meg, mások csak néhány kiválasztottat támadhatnak meg.

Ez a felismerés a tudósok új stratégiájához vezetett a malária elleni küzdelemben: megfertőzik és elpusztítják a betegségeket továbbító szúnyogokat gombás kórokozókkal, amelyekkel a természetben találkoznak. Nem ez az első alkalom, hogy a gombákat fegyverkezik. Valójában ez a stratégia a nagy sikerű biológiai peszticid mögött, Zöld izom, amely sáskákat és szöcskéket öl meg szerte a világon.

Megfertőzni a szúnyogokat természetes kórokozóikkal - például a nemzetségből származó patogén gombákkal Metarhizium - különösen vonzó stratégia, mert a bakteriális vagy vírusos kórokozóktól eltérően a gombák egyszerűen megfertőzhetik a szúnyogokat, ha érintkezésbe kerülnek velük és nem kell lenyelni. A gombák általában barátságosabbak a környezet számára, mint a hagyományos kémiai inszekticidek. De működik ez a stratégia?

Tizenöt évvel ezelőtt a vidéki Tanzániában végzett tereppróba megmutatta, hogy megteheti. A rovarölő gombákkal beoltott pamut lepedők felakasztásával a házak mennyezetére, ahol a szúnyogok nyugszanak, a szúnyogok egyharmada megfertőződött. A malária átviteli modellek szerint ilyen fertőzési arány 75% -kal csökkentheti a malária eseteit.

De Metarhizium gombák, amint azt a tanzániai terepi kísérlet megmutatta, nem mindig képesek megfertőzni szúnyoggazdáikat. A gombás fertőzéseknek általában több napra van szükségük a szúnyogok elpusztításához. A laboratóriumban a gombáknak átlagosan hét és kilenc nap között van a szúnyogok elpusztítása, az adagtól függően. Brian Lovettban dolgozó diplomás hallgató Ray St. Leger laboratóriumaés Etienne Bilgo, posztdoktori munkatárs entomológus, Abdoulaye Diabate, azt hitte, hogy több szúnyogot is megfertőzhetnek és gyorsabban megölik őket.

Hogyan? Géntechnológiával módosított gombák felhasználásával a „Hibrid” nevű toxin termelődik, amely kifejezetten az ízeltlábúak idegrendszerét támadja meg, amely csoport magában foglalja a rovarokat és rokonaikat, például a pókokat és a rákokat. Ugyanazon csapat korábbi, 2017-es laboratóriumi kísérletei már ezt is kimutatták ezek a GM gombák gyorsabban elpusztították a szúnyogokat, mint a módosítatlanok.

A nagy kérdés most az volt, hogy működik-e a természetben.

A MosquitoSphere csapata a lap szerzőiből és a burkina fasói Soumousso helyi önkénteseiből áll. Hátsó sor (balról jobbra): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Középső sor: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, MichaÏlou Sanfo és Bamory Ouattara; Első sor: Yaya Ouattara és Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA

A GM gombák gyorsabban elpusztítják a szúnyogokat, összetörve a populációkat

A terepi tesztek által jelentett kockázatok csökkentése érdekében Lovett és Bilgo tesztelték GM-gombájukat aMosquitoSphere, Egy nagy, speciálisan kialakított, átvilágított mező, amelyet úgy terveztek, hogy szorosan illeszkedjen a szabadtéri körülményekhez Soumousso, Burkina Faso városában. Olyan kunyhók felállításával, amelyek pamut lepedőkkel tartalmazzák a GM-toxint termelő spórákat Metarhizium gombák, valamint a módosítatlan gombákat tartalmazó kontroll gombák, Lovett és Bilgo megállapította, hogy a szúnyogok 70-80% -a mindkét típusú kunyhóban fertőzött volt. De szúnyogok GM gombákkal rendelkező kunyhókban átlagosan öt napon belül pusztult el, míg a módosítatlan gombákkal rendelkező kunyhókban a szúnyogok közel kilenc nap után pusztultak el.

A MosquitoSphere kunyhói Soumousso-ban, Burkina Fasóban, ahol GM-gyilkos mérgező gombákkal végeztek kísérleteket. Brian Lovett

Megvizsgálva, hogy a szúnyogpopulációk hogyan alakultak az idők során, ezt is felfedezték A GM gombák a szúnyogok több generációját fertőzték meg. Egy génmódosított gombákkal ellátott elzárásban az 1,500 szúnyog kezdeti populációja másfél hónap elteltével csak 13-ra omlott.

Ígéret és kockázatok

Azáltal, hogy genetikailag felfegyverezték az amúgy is halálos gomba kórokozót egy erős méreganyaggal, a nyomozók drámai módon csökkenteni tudták a szúnyogok „mezei” populációját a világ azon részén, ahol a malária endémiás, és a szúnyogok ellenállnak a kémiai rovarölő szereknek.

Sürgősen meg kell akadályozni a malária terjedését, különösen Afrika szubszaharai térségében, ahol Az esetek 92% -a és a halálozások 93% -a előfordul. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége együtt a hibrid toxin jóváhagyása a Versitude kereskedelmi név alatt, és a módosítatlanok használatának jóváhagyása Metarhizium a gombák, mint számos afrikai ország „biopeszticidje”, előkészítheti az utat a zöld fény előtt a géntechnológiával módosítottak használata Metarhizium gombák a malária elleni küzdelemben.

A másik oldalon a halálos rovartoxint hordozó gombák felszabadítása aggodalmat kelt a nem célzott rovarok akaratlan károsítása miatt. Metarhizium a gombák csak kis számú rovart fertőznek meg és kísérletek, ahol nem célzott rovarok, például a mézelő méhek, mind a géntechnológiával fertőzöttek, és a módosítatlan gombák nem befolyásolták a méhek túlélését. Még akkor is, ha a gén utat talál az embert megfertőző gombákba - nagyon valószínűtlen forgatókönyv -, semmilyen hatása nem lenne ránk, mert a toxin csak rovarokra hat.

A hibrid toxint termelő gén terjedésének korlátozása más szervezeteknél Metarhizium a gombák egy másik lehetséges aggodalomra adnak okot. Az egyik biztonsági óvintézkedés lehet a kiegészítés genetikai kapcsolók, amelyek csökkentik a túlélést a gomba a beltéri környezeten kívül. De számos sajátos vonása is van Metarhizium gombák - például nagy, nem levegőben és ultraibolya fényre érzékeny spóráik -, amelyek csökkentik a szétszóródás esélyét.

Bár ígéretes, ez a stratégia, amely lényegében a szúnyogok géntechnológiával módosított gombákkal történő mérgezését biztosítja, nem garantált. A szúnyogok ellenállást fejthetnek ki ezzel szemben. De mivel évente több százezer ember hal meg ebben a kórokozók elleni halálos játékban, talán az egyetlen bizonyosság az, hogy ellenfeleinkhez hasonlóan nekünk is folytatnunk kell a stratégiáink fejlesztését.

A szerzőről

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt biológiai tudományok tanszékvezető, biológiai tudományok és orvosbiológiai informatika professzor, Vanderbilt Egyetem

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

könyvek_környezet