Sprøjtning af insekticid for at dræbe myg: Myg er vektorer af mange ødelæggende sygdomme såsom malaria. Sukjanya / Shutterstock.com

Sengenet. Insekticider. Sterile og genetisk modificerede insekter. Nu tilføjer forskere en genetisk manipuleret giftig svamp til våbenarsenalet for at udslette myg, der bærer malariaparasitten.

Selvom insekticider og insekticid-snoede sengenet, langt de to mest anvendte strategier, effektivt har sænket antallet af infektioner og dødsfald, den globale malaria byrde har undladt at falde i de sidste par år. I 2017, 219 millioner mennesker blev smittet med malaria, og anslået døde 435,000. Det er fordi myg udvikler resistens over for insekticider.

An Anopheles myg, der tager et blodmåltid fra en menneskelig vært. Det er i løbet af disse blodmåltider, at myg overfører malaria til mennesker. CDC

Den hurtige udvikling af modstand er et almindeligt og tilbagevendende tema i vores våbenkapper mod malaria, der transmitterer myg, samt mod skadedyr og patogener generelt. Over tid, organismer muterer og udvikler resistens til ethvert nyt stof, der bruges til at dræbe dem. Ikke underligt, at mennesker altid ender på den tabende side; Derfor er der brug for et nyt våben. Og den seneste er en dræbersvamp.

Kæmper mordere med mordere

Som en evolutionær biolog, der studerer svampe, Jeg er bekendt med disse organismeres evne til at forårsage ødelæggende sygdomme i forskellige planter , dyr, herunder mennesker. Mens mange svampepatogener inficerer en bred vifte af værter, andre kan kun angribe nogle få udvalgte.

Denne erkendelse har ført forskere til en ny strategi til bekæmpelse af malaria: inficere og dræbe sygdomsoverførende myg ved hjælp af svampepatogener, som de støder på i naturen. Dette er ikke første gang, at svampe bliver våben. Faktisk er dette netop strategien bag det meget vellykkede biologiske pesticid, Grøn muskel, der dræber græshopper og græshopper rundt om i verden.

Inficerer myg med deres naturlige patogener - såsom de patogene svampe fra slægten Metarhizium - er en særlig attraktiv strategi, fordi i modsætning til bakterielle eller virale patogener svampe kan inficere myg ved blot at komme i kontakt med dem og behøver ikke indtages. Også svampe er generelt mere miljøvenlige end traditionelle kemiske insekticider. Men fungerer denne strategi?

Femten år siden, en feltprøve i landdistrikterne i Tanzania viste, at det kunne. Ved at hænge bomuldslagner podet med insektdræbende svampe i lofterne i huse, hvor myg hviler, blev en tredjedel af myggen smittet. Ifølge malariatransmissionsmodeller er en sådan infektionsrate kunne reducere malaria tilfælde med 75%.

Men Metarhizium svampe, som det tanzaniske feltforsøg viste, er ikke altid i stand til at inficere deres mygværter. Og svampeinfektioner tager typisk flere dage at dræbe myg. I laboratoriet tager svampe i gennemsnit mellem syv og ni dage at dræbe myg afhængigt af dosis. Brian Lovett, en kandidatstuderende, der arbejder i Ray St. Legers laboratoriumog Etienne Bilgo, en post-doktorgradsstipendiat, der arbejder med entomolog Abdoulaye Diabate, troede, de kunne inficere flere myg og dræbe dem hurtigere.

Hvordan? Ved at bruge svampe, der var blevet genetisk modificeret til at producere et toksin kaldet "Hybrid", som specifikt angriber nervesystemet hos leddyr, en gruppe der inkluderer insekter og deres slægtninge, som edderkopper og krebsdyr. Tidligere laboratorieeksperimenter i 2017 af det samme hold havde allerede vist det disse GM-svampe dræbte myg hurtigere end umodificerede.

Det store spørgsmål nu var, om det fungerede i naturen.

MosquitoSphere-teamet består af forfattere på papiret og lokale frivillige fra Soumousso, Burkina Faso. Bageste række (fra venstre mod højre): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Midterste række: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, MichaÏlou Sanfo og Bamory Ouattara; Forreste række: Yaya Ouattara og Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA

GM-svampe dræber myg hurtigere og styrter befolkningen

For at reducere risiciene ved feltprøvning testede Lovett og Bilgo deres GM-svamp i "MygSfære, ”Et stort, specielt designet screenet felt designet til nøje at matche udendørs forhold i Soumousso, Burkina Faso. Ved at oprette hytter med bomuldslagner, der indeholdt sporer af GM-toksinproducerende Metarhizium såvel som svampe med umodificerede svampe som kontrol, fandt Lovett og Bilgo, at 70% til 80% af myg var inficeret i begge typer hytter. Men myg i hytter med GM-svampe døde inden for et gennemsnit på fem dage, mens myg i hytter med umodificerede svampe døde efter næsten ni dage.

Hyttene til MosquitoSphere i Soumousso, Burkina Faso, hvor eksperimenterne med GM-dræber-giftige svampe fandt sted. Brian Lovett

Ved at undersøge, hvordan mygpopulationer klarede sig over tid, opdagede de også det GM-svampe inficerede flere generationer af myg. I en indkapsling med GM-svampe kollapsede en oprindelig befolkning på 1,500 myg til kun 13 efter halvanden måned.

Løfte og risici

Ved genetisk at bevæbne et allerede dødbringende svampepatogen med et kraftigt toksin var efterforskerne i stand til dramatisk at reducere myggens ”mark” -population i en del af verden, hvor malaria er endemisk, og myg er resistente over for kemiske insekticider.

Der er et presserende behov for at begrænse transmission af malaria, især i Afrika syd for Sahara, hvor 92% af tilfældene og 93% af dødsfaldene forekomme. Sammen er det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur godkendelse af hybridtoksinet under det kommercielle navn Versitude og godkendelsen af ​​brugen af ​​umodificeret Metarhizium svampe som et “biopesticid” af flere afrikanske lande, kan bane vejen for grønt lys brugen af ​​genetisk modificeret Metarhizium svampe i kampen mod malaria.

På bagsiden giver frigivelse af svampe, der bærer et dødbringende insekttoksin, bekymringer over utilsigtet skade på "ikke-målrettede" insekter. Metarhizium svampe inficerer kun et lille udvalg af insekter og eksperimenter hvor ikke-målrettede insekter, såsom honningbier, blev inficeret med både GM og umodificerede svampe påvirkede ikke biernes overlevelse. Selvom genet fandt vej ind i svampe, der inficerer mennesker - et meget usandsynligt scenario - ville det ikke have nogen virkning på os, fordi toksinet kun virker på insekter.

Begrænsning af spredningen af ​​genet, der producerer hybridtoksinet i andre organismer end Metarhizium svampe er et andet potentielt problem. En sikkerhedsforanstaltning kan være at tilføje genetiske switches, der reducerer overlevelse af svampen uden for det indendørs miljø. Men der er også flere iboende træk ved Metarhizium svampe - såsom deres store, ikke-luftbårne og følsomme over for ultraviolette lyssporer - der reducerer risikoen for spredning.

Selv om det er lovende, er denne strategi med i det væsentlige at forgifte myg med genetisk manipulerede svampe ikke garanteret. Myg kunne udvikle modstand mod dette. Men med hundreder af tusinder af mennesker, der dør hvert år i dette dødbringende spil mod patogener, er måske den eneste sikkerhed, at vi ligesom vores modstandere også bliver nødt til at fortsætte med at udvikle vores strategier.

Om forfatteren

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt formand for biologiske videnskaber og professor i biologiske videnskaber og biomedicinsk informatik, Vanderbilt University

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Bøger om miljøet fra Amazons bestsellerliste

"Stille forår"

af Rachel Carson

Denne klassiske bog er et vartegn i miljøismens historie, der henleder opmærksomheden på de skadelige virkninger af pesticider og deres indvirkning på den naturlige verden. Carsons arbejde var med til at inspirere den moderne miljøbevægelse og er fortsat relevant i dag, da vi fortsat kæmper med udfordringerne med miljømæssig sundhed.

Klik for mere info eller for at bestille

"Den ubeboelige jord: Livet efter opvarmning"

af David Wallace-Wells

I denne bog giver David Wallace-Wells en skarp advarsel om de ødelæggende virkninger af klimaændringer og det presserende behov for at løse denne globale krise. Bogen trækker på videnskabelig forskning og eksempler fra den virkelige verden for at give et nøgternt blik på den fremtid, vi står over for, hvis vi undlader at handle.

Klik for mere info eller for at bestille

"Træernes skjulte liv: Hvad de føler, hvordan de kommunikerer? Opdagelser fra en hemmelig verden"

af Peter Wohlleben

I denne bog udforsker Peter Wohlleben træernes fascinerende verden og deres rolle i økosystemet. Bogen trækker på videnskabelig forskning og Wohllebens egne erfaringer som skovfoged for at give indsigt i de komplekse måder, træer interagerer med hinanden og den naturlige verden på.

Klik for mere info eller for at bestille

"Vores hus er i brand: Scener af en familie og en planet i krise"

af Greta Thunberg, Svante Thunberg og Malena Ernman

I denne bog giver klimaaktivisten Greta Thunberg og hendes familie en personlig beretning om deres rejse for at øge bevidstheden om det presserende behov for at håndtere klimaændringer. Bogen giver en kraftfuld og bevægende beretning om de udfordringer, vi står over for, og behovet for handling.

Klik for mere info eller for at bestille

"Den sjette udryddelse: en unaturlig historie"

af Elizabeth Kolbert

I denne bog udforsker Elizabeth Kolbert den igangværende masseudryddelse af arter forårsaget af menneskelig aktivitet, ved at trække på videnskabelig forskning og eksempler fra den virkelige verden for at give et nøgternt blik på virkningen af ​​menneskelig aktivitet på den naturlige verden. Bogen tilbyder en overbevisende opfordring til handling for at beskytte mangfoldigheden af ​​liv på Jorden.

Klik for mere info eller for at bestille