رش المبيدات الحشرية لقتل البعوض: يعد البعوض ناقلات لكثير من الأمراض المدمرة مثل الملاريا. Sukjanya / Shutterstock.com

الناموسيات. المبيدات الحشرية. الحشرات العقيمة والمعدلة وراثيا. الآن العلماء يضيفون أ الفطريات السامة المهندسة وراثيا إلى ترسانة الأسلحة للقضاء على البعوض الذي يحمل طفيلي الملاريا.

على الرغم من أن المبيدات الحشرية والناموسيات المربوطة بالمبيدات الحشرية ، إلى حد بعيد الاستراتيجيتان الأكثر استخدامًا ، قللت بشكل فعال عدد الإصابات والوفيات ، فشل عبء الملاريا العالمي في الانخفاض في السنوات القليلة الماضية. في 2017، 219 مليون شخص أصيبوا بالملاريا وتوفي 435,000. هذا بسبب البعوض تتطور المقاومة للمبيدات الحشرية.

An بعوضة الملاريا البعوض أخذ وجبة دم من مضيف بشري. وفي أثناء هذه الوجبات الدموية ، ينقل البعوض الملاريا إلى البشر. CDC

إن التطور السريع للمقاومة هو موضوع شائع ومتكرر في سباقات الأسلحة لدينا ضد الملاريا التي تنقل البعوض ، وكذلك ضد الآفات ومسببات الأمراض بشكل عام. متأخر، بعد فوات الوقت، الكائنات الحية تحور وتتطور المقاومة إلى أي دواء جديد يستخدم لقتلهم. لا عجب أن ينتهي الإنسان دائمًا بالجانب الخاسر ؛ لهذا السبب هناك حاجة لسلاح جديد. وآخرها هو الفطريات القاتلة.

قتال القتلة بالقتلة

كبائع علي عالم الأحياء التطوري الذي يدرس الفطريات، أنا على دراية بقدرة هذه الكائنات على التسبب في أمراض مدمرة متنوعة النباتات و الحيوانات ، بما في ذلك البشر. في حين أن العديد من مسببات الأمراض الفطرية تصيب مجموعة واسعة من المضيفين ، يمكن للآخرين مهاجمة فقط عدد قليل مختارة.

وقد أدى هذا الإدراك العلماء إلى استراتيجية جديدة لمكافحة الملاريا: تصيب وقتل البعوض الذي ينقل الأمراض باستخدام مسببات الأمراض الفطرية التي يواجهونها في الطبيعة. ليست هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تسليح الفطريات. في الواقع ، هذه هي بالضبط الاستراتيجية وراء المبيدات البيولوجية الناجحة للغاية ، العضلات الخضراءالذي يقتل الجراد والجراد في جميع أنحاء العالم.

إصابة البعوض بمسببات الأمراض الطبيعية - مثل الفطريات المسببة للأمراض من الجنس متارهيزيوم - هي استراتيجية جذابة بشكل خاص لأنه ، على عكس مسببات الأمراض البكتيرية أو الفيروسية ، الفطريات يمكن أن تصيب البعوض ببساطة عن طريق الاتصال بهم وليس من الضروري أن يتم تناولها. أيضا ، الفطريات عموما صديقة للبيئة من المبيدات الحشرية الكيميائية التقليدية. ولكن هل تعمل هذه الاستراتيجية؟

منذ خمسة عشر عاما، أظهرت تجربة ميدانية في المناطق الريفية من تنزانيا أنها قادرة على ذلك. من خلال تعليق ملاءات القطن الملقحة بالفطريات التي تقتل الحشرات على أسطح المنازل التي يستقر فيها البعوض ، أصبح ثلث البعوض مصابًا. وفقا لنماذج انتقال الملاريا ، مثل معدل الإصابة يمكن أن تقلل من حالات الإصابة بالملاريا بنسبة 75٪.

لكن متارهيزيوم الفطريات، كما أظهرت التجربة الميدانية التنزانيةليسوا قادرين دائمًا على إصابة مضيفي البعوض. وعادة ما تستغرق الالتهابات الفطرية عدة أيام لقتل البعوض. في المختبر ، تستغرق الفطريات في المتوسط ​​ما بين سبعة وتسعة أيام لقتل البعوض ، اعتمادًا على الجرعة. براين لوفيتطالب دراسات عليا عاملة مختبر راي سانت ليجرو إتيان بيلجو، زميل بعد الدكتوراه العمل مع عالم الحشرات عبد الله ديابات، ظنوا أنهم قادرون على إصابة المزيد من البعوض وقتلهم بشكل أسرع.

ماذا؟ باستخدام الفطريات التي تم تعديلها وراثيا لإنتاج سم يسمى "Hybrid" ، والذي يهاجم على وجه التحديد الجهاز العصبي للمفصليات ، وهي مجموعة تضم الحشرات وأقاربها ، مثل العناكب والقشريات. التجارب المعملية السابقة في 2017 من قبل نفس الفريق قد أظهرت ذلك بالفعل قتل هذه الفطريات المعدلة وراثيا البعوض أسرع من تلك المعدلة.

السؤال الكبير الآن هو ما إذا كانت تعمل في الطبيعة.

يتكون فريق MosquitoSphere من مؤلفين على الورقة ومتطوعين محليين من Soumousso ، بوركينا فاسو. الصف الخلفي (من اليسار إلى اليمين): إيتيان بيلجو ، أوليفر زيدا ، بيما واتارا ؛ الصف الأوسط: بوريما ساري ، جوديكا زيدا ، براين لوفيت ، موسى ووتارا ، ميكايلو سانفو وباموري واتارا ؛ الصف الأمامي: يايا واتارا وجاك غنامباني. براين لوفيت, CC BY-SA

الفطريات المعدلة وراثيا تقتل البعوض بشكل أسرع ، وتتحطم السكان

لتقليل المخاطر التي يشكلها الاختبار الميداني ، اختبرت Lovett و Bilgo الفطريات المعدلة وراثياً في "MosquitoSphere، "حقل شاشة عرض كبير مصمم خصيصًا لتتناسب بشكل وثيق مع الظروف الخارجية في Soumousso ، بوركينا فاسو. عن طريق إنشاء أكواخ مع أوراق القطن التي تحتوي على جراثيم المنتجة للسموم المعدلة وراثيا متارهيزيوم الفطريات وكذلك الفطريات غير المعدلة كعناصر تحكم ، وجد Lovett و Bilgo أن 70٪ إلى 80٪ من البعوض مصاب في كلا النوعين من الأكواخ. لكن البعوض في أكواخ مع الفطريات المعدلة وراثيا توفي في غضون خمسة أيام في المتوسط ​​بينما توفي البعوض في الأكواخ مع الفطريات غير المعدلة بعد ما يقرب من تسعة أيام.

أكواخ من MosquitoSphere في Soumousso ، بوركينا فاسو ، حيث أجريت تجارب مع الفطريات السامة المعدلة وراثيا. براين لوفيت

من خلال دراسة كيفية تأثر أعداد البعوض بمرور الوقت ، اكتشفوا ذلك أيضًا الفطريات المعدلة وراثيا المصابة أجيال متعددة من البعوض. في حاوية واحدة مع الفطريات المعدلة وراثيا ، انهار عدد أولي من البعوض 1,500 ، إلى 13 فقط بعد شهر ونصف.

الوعد والمخاطر

من خلال تسليح وراثي الممرض الفطري بالفعل مع السم قوية ، تمكن الباحثون من الحد بشكل كبير من السكان "الحقل" البعوض في جزء من العالم حيث الملاريا المستوطنة والبعوض مقاومة للمبيدات الحشرية الكيميائية.

هناك حاجة ملحة للحد من انتقال الملاريا ، خاصة في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى ، حيث 92٪ من الحالات و 93٪ من الوفيات تحدث. معا ، وكالة حماية البيئة الأمريكية الموافقة على السم الهجين تحت الاسم التجاري Versitude ، والموافقة على استخدام غير المعدلة متارهيزيوم الفطريات باعتبارها "مبيدًا حيويًا" من قِبل العديد من البلدان الأفريقية ، قد تمهد الطريق للضوء الأخضر لاستخدام المعدلة وراثياً متارهيزيوم الفطريات في مكافحة الملاريا.

على الجانب الآخر ، يثير إطلاق الفطريات التي تحمل توكسين الحشرات القاتلة مخاوف بشأن ضرر غير مقصود للحشرات "غير المستهدفة". متارهيزيوم الفطريات تصيب فقط مجموعة صغيرة من الحشرات و التجارب حيث الحشرات غير المستهدفة، مثل نحل العسل ، أصيبوا بالفيروسات المعدلة وراثيا وغير المعدلة ولم تؤثر على بقاء النحل. حتى إذا وجد الجين طريقه إلى الفطريات التي تصيب البشر - وهو سيناريو غير مرجح للغاية - فلن يكون له أي تأثير علينا لأن السم لا يعمل إلا على الحشرات.

تقييد انتشار الجين الذي ينتج السم الهجين في الكائنات الحية بخلاف متارهيزيوم الفطريات هي مصدر قلق آخر محتمل. واحد السلامة الاحترازية يمكن أن يكون لإضافة التبديل الجيني الذي يقلل من البقاء على قيد الحياة من الفطريات خارج البيئة الداخلية. ولكن هناك أيضا العديد من الميزات المتأصلة في متارهيزيوم الفطريات - مثل جراثيم الضوء الكبيرة غير المحمولة على الهواء والحساسة للضوء فوق البنفسجي - والتي تقلل من فرص الانتشار.

على الرغم من أنها واعدة ، إلا أن هذه الاستراتيجية المتمثلة في تسمم البعوض بشكل أساسي بالفطريات المهندسة وراثياً ليست مضمونة. يمكن أن يتطور البعوض مقاومة لهذا. ولكن مع موت مئات الآلاف من الأشخاص كل عام في هذه اللعبة القاتلة ضد مسببات الأمراض ، ربما يكون اليقين الوحيد هو أننا ، مثل خصومنا ، سنحتاج إلى مواصلة تطوير استراتيجياتنا أيضًا.

نبذة عن الكاتب

أنتونيس روكاس ، كرسي كورنيليوس فاندربيلت في العلوم البيولوجية وأستاذ العلوم البيولوجية والمعلوماتية الطبية الحيوية ، جامعة فاندربيلت

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

books_environmental