https://frosthead.com

Ne bojte se dronova koji vrše zrakom 50.000 komaraca odozgo

U rano proljeće ujutro, drhtavi drono lebdio je nad gradićem u Bahiji u Brazilu. Tri stotine metara iznad zemlje, otvorio se mali kanister, izbacivši njegov sadržaj u usta mehanizam za oslobađanje dolje. Na trenutak je vladala tišina. Zatim je roj komaraca, tek probuđen iz ledene sna, ispružio krila i odletio u bijeg.

Svaki je primjerak bio muški, samski i spreman za druženje - i ako sve bude išlo po planu, zujala horda željnih djevica neprestano će se infiltrirati u lokalno stanovništvo komaraca, spajajući se s tisućama sretnih dama u danima koji dolaze.

S obzirom da postoji oko 100 vrsta komaraca koji nose smrtonosne ljudske patogene - uključujući parazite koji uzrokuju malariju, kao i viruse Zika, denga i zapadni Nil - ovo može zvučati kao zastrašujući početak apokaliptičnog znanstvenofantastičnog filma à la Outbreak . Ali sasvim je suprotno: Komarci oslobodjeni u ovom eksperimentu možda su jedno od najboljih oružja protiv širenja zarazne bolesti.

Posljednje dvije godine, tim znanstvenika i inženjera iz WeRobotics-a i Međunarodne agencije za atomsku energiju (IAEA) testirao je nove načine raspršivanja sterilnih muških komaraca u regije u kojima ove smrtonosne bolesti šire. Prva probna vožnja temeljena na bespilotnim dronovima, provedena prošlog proljeća u Brazilu, dala je obećavajuće rezultate, a oni već pripremaju još.

"Ovo je zaista uzbudljiv korak naprijed", kaže Kelsey Adams, biolog komaraca s Harvard School of Public Health koji nije povezan s tim poslom. "Inovativnim tehnikama poput ove, možemo proširiti područja u koja ispuštamo [modificirane komarce]."

Krajnji je cilj jednostavan: istisnuti plodne mužjake s eunuhovima i gledati kako se broj potencijalnih komaraca koji prenose bolest spuštaju. Ova takozvana sterilna tehnika insekata već je donijela uspjeh u poljoprivrednim štetočinama poput voćnih muha i u drugim bugovima koji prenose bolest od osobe do osobe, poput muha tsetse. Upotreba tehnologije kod komaraca, međutim, nešto je novija pojava.

Kad se sve svodi na to, sterilna tehnika insekata je igra brojeva. Divlje populacije moraju biti preplavljene laboratorijskim uzgajanim dudovima, ponekad u omjerima od 10 ili više sterilnih mužjaka za svakog plodnog lokalca. I jednokratno odlaganje neće donijeti trik: Područje treba ponovo i ponovno poplaviti, sve dok se populacija autohtonih komaraca ne odvede na zanemarive razine (čak i tada to može ostati neobična vježba u održavanju). Štoviše, neke vrste komaraca, uključujući komarce Aedes aegypti koji prenose Zika, dengu i žutu groznicu, klasični su kauč krumpiri koji često putuju ne više od par stotina metara u životu. To dodatno povećava poteškoće u osiguravanju široke pokrivenosti.

Komarci se danas mogu masovno uzgajati i sterilizirati u različitim laboratorijskim okruženjima - dovoljan je brz zastoj zračenja da se ozbiljno oštete spermi insekata. Međutim, postupak sigurnog pakiranja, transporta i dostavljanja ovih sterilnih vojnika na mjesta na kojima će obavljati svoj prljavi posao sama je prepreka. Većina dosadašnjih napora uključila je oslobađanje tla s vozila na ljudski pogon, ali neravne vožnje kamionima po nedovršenim cestama neizbježno gomilaju njihov dragocjeni teret, a mnoge su regije prožete automobilom nepristupačno.

Umjesto toga, istraživači sada gledaju prema nebu.

"Dronovi su zaista izmjenjivač igara", kaže Jürg Germann, vodeći inženjer WeRobotics-a.

Tehnologija je iznenađujuće sveprisutna: za nekoliko tisuća dolara dronovi se mogu kupiti i transformirati u vozače komaraca. U usporedbi s nespretnim automobilima, dronovi su najmanje pet do 10 puta učinkovitiji u raspršivanju komaraca, kaže Germann. Nadalje, dronovi su aerodinamični, višekratni za uporabu i potpuno su neopterećeni cestama (ili nedostatkom njih). Gdje god ima neba, bespilotna drona može otići u hibernaciju komaraca koji se vuku.

Prethodni rad s voćnim mušicama koristio je visinske zrakoplove. No, za razliku od zrakoplova, bespilotne letjelice mogu leteti nisko na zemlju, osiguravajući veću preciznost i kontrolu - i minimizirati štete koje bi krhke bube mogle održati dok se svode s letjelice. Najbolje od svega, bespilotne letjelice nemaju potrebe za pilotima sklonim greškama: Istraživači mogu postaviti svoj kurs kod kuće i mahnuti zbogom.

Drono dostupan na komercijalnoj osnovi može se uključiti u opciju Tržišno dostupni dronovi mogu se optički pretvoriti u "limuzine protiv komaraca", kako ih suosnivač WeRobotics Patrick Meier s ljubavlju naziva, noseći 50.000 komaraca odjednom. (WeRobotics)

Nakon godinu dana izrade prototipa, WeRobotics i IAEA izveli su svoje napore na terenu. Prvo su odredili svoje vidike u Brazilu, gdje je epidemija Zika, koju širi komarci Aedes aegypti, dovela do tisuća urođenih mana u 2015. i 2016. godini.

Tijekom tri ispitivanja, istraživači su u ožujku ove godine raspršili ukupno 284.200 sterilnih mužjaka Aedes aegypti oko brazilske zajednice Carnaíba do Sertão. S dronovima koji su letjeli punom brzinom, istraživači su uspjeli pokriti tisuće četvornih metara u nekoliko minuta - a činilo se da je više od 90 posto komaraca s vodom dotaknuto slijetanje.

Preživjeti opasan pad bio je tek početak - ali stručnjak za komarce iz IAEA Jérémy Bouyer bio je zadovoljan kad je vidio da se ti psi koji se izvode iz drona drže protiv svojih plodnih kolega, očekujući oko jedno sterilno jaje za svako održivo jaje koje proizvede divlji mužjak. Bouyer je optimističan da će se s više finalizacije, brojevi i dalje povećavati.

U tako ranoj fazi teško je procijeniti dugoročni utjecaj ovih neplodnih uboda insekata. No, epidemije su pogođene kad ih najmanje očekujete - a suzbijanje insekata odnosi se na bolest uboda. WeRobotics i IAEA već planiraju još ispitivanja u mjesecima i godinama koje dolaze. U međuvremenu, Germann i njegov tim rade na povećanju kapaciteta svakog drona i minimalizaciji smrtnosti komaraca. Na kraju, istraživači se nadaju da će boljom verzijom svoje tehnologije prenijeti lokalnim stručnjacima putem intenzivnog programa obuke, stvarajući održiv i samodovoljan sustav širenja. Do 2020. godine WeRobotics planira imati oko 30 stanica za otpremu bespilotnih letjelica širom svijeta.

"Nismo samo spremni baciti tehnologiju na problem - to nije utjecaj", kaže suosnivač WeRobotics-a Patrick Meier. "Dronovi bi trebali biti junaci u ovoj priči. Ne zapadne organizacije. "

Kako tehnologija i dalje napreduje, još više vrata može se otvoriti. U borbi protiv insekata koji prenose bolest, dronovi nisu dobri za samo razmnožavanje paketa štetočina. Bespilotni zrakoplovi već su korišteni za mapiranje mjesta za razmnožavanje komaraca - koja su nezgrapna uočavanja i praćenja golim okom - omogućujući istraživačima lakše proučavanje ponašanja i širenja komaraca. Uz to, sa svog uzvišenog vidika, dronovi su izvrstan alat za prskanje insekticidima.

Čak i unutar opsega drona protiv komaraca, postoji dodatni prostor za rast, kaže Adams, koji proučava reproduktivno ponašanje komaraca Anopheles, koji može prenijeti parazite koji uzrokuju malariju , pod nadzorom istraživača zaraznih bolesti Flaminia Catteruccia. Dronovi sigurno nisu specifični za vrste, a Bouyer, Germann i Meier optimistični su da bi Anopheles i drugi komarci mogli biti kandidati za širenje u budućnosti.

Zapravo, kad su u pitanju komarci Anopheles, kaže Adams, dronovi bi mogli biti čak i blagodat. Anopheles nisu letargične grudice kao njihovi rođaci Aedes . Zaustavljajući ove malerijare mogla bi biti veća gužva za vaš dolar, jer manje komaraca može pokriti veće geografsko područje.

Štoviše, postoje dokazi da je većina ženskih Anofela (i nekih Aedova ) uglavnom monogamna; Zapravo, za dame nekih vrsta Anopheles izbor braka je doslovna odluka jednom u životu. I hormonalna i bihevioralna istraživanja u grupi Catteruccia i drugima pokazala su da je, čak i u najedu parenja komaraca, šačica lova nesrazmjerno uspješna. To znači nekoliko stvari: Prvo, većina muških komaraca će, nažalost, umrijeti djevice. Drugo, i što je još važnije, ženke će vjerojatno upasti u neki pokazatelj muškog mahizmoa dok prolaze kroz gomilu. Adams će, kaže, jednog dana, znanstvenici možda uspjeti pogurati ženke komaraca u preferiranju sterilnih mužjaka plodnim, ako im se daju pravi poticaji.

U pripremi za svoja ispitivanja, znanstvenici iz IAEA uzgajali su stotine tisuća <i> komaraca Aedes aegypti </i> u laboratorijima. U pripremi za svoja ispitivanja, znanstvenici iz IAEA uzgajali su stotine tisuća komaraca Aedes aegypti u laboratorijima. (WeRobotics)

Ali sterilna tehnika insekata samo je jedna od mnogih strategija pomoću kojih ciljati na reproduktivni ciklus ovih krvoločnih kukaca. Iako je u mnogim kontekstima vrlo učinkovita, ova strategija nema svojih nedostataka.

"Jedan od najvećih problema je taj što se on ne nastavlja sam", objašnjava Adams. "Često vam je potrebno više komaraca nego što biste mislili."

Kao prvo, postavljanje laboratorijskih centara za uzgoj i sterilizaciju u svijetu bilo bi ogroman podvig. Tijekom svog malog suđenja s zajednicom u Brazilu, WeRobotics i IAEA uzgajali su više od 700 000 komaraca - broj koji će se morati neizmjerno smanjiti da bi se zadovoljio čak i djelić globalne potrebe. Uz to, izoliranje populacije samo za muškarce radi sterilizacije i oslobađanja nije tako lako kao što zvuči, a pogreške mogu biti skupe. Žene su krvoloci gomile - i time izaslanici bolesti. Slučajno puštanje populacije od čak 1 posto žena moglo bi zapravo pogoršati epidemiju, kaže Adams.

Srećom, postoje mnoge alternative. Jedna opcija uključuje proizvodnju komaraca koji mogu prenijeti smrtonosne gene na svoje potomstvo - drugi oblik podmukle kontrole rađanja. Ova tehnologija može biti posebno snažna ako je napravljena zajedno s „genskim pogonom“ - u osnovi genetskim elementom koji snažno naoružava sve potomstvo, bez obzira koji roditelj nosi tu osobinu. Na taj se način genski ubrzano širi populacijom, čineći ih efikasnijim od strategija poput tehnike sterilnog insekta: Manji broj insekata može dominirati divljom populacijom, pomalo ublažavajući potrebu za masovnom proizvodnjom komaraca.

Jedna od briga koje su neki znanstvenici potaknuli posljednjih godina je da nekoliko ovih metoda ima za cilj potpuno izbrisati određene vrste komaraca. A bolest ili ne, izumiranje je izumiranje.

Ali oko 3.500 vrsta komaraca luta po nebu - a mnoge od njih imaju ekološke funkcije koje se preklapaju, kaže Adams. "Eliminiranje jedne vrste komaraca neće nužno imati ogromne posljedice na okoliš s obzirom na to da ih ima na tisuće", objašnjava ona. "Ali naravno, ipak bismo trebali postupiti oprezno."

Jedna alternativa genocidu i van njega je uvođenje imuniteta parazitima ili virusima u populaciju komaraca. Zajedno s genskim nagonima, ova tehnologija potencijalno bi mogla stvoriti trajnu liniju insekata koji se mogu nahraniti krvlju u svom srcu i bez blaženosti bez bolesti.

Naravno, ni ove metode nisu bespogovorne. Baš kao što bakterije, virusi i paraziti razvijaju otpornost na lijekove, tako i komarci mogu mutirati svoje gene iz pogona gena i drugih vrsta DNK manipulacija. Čak i ako se dogodi niskim stopama, jedan bi pojedinac mogao brzo širiti svoje genetske štucanje na buduće generacije, otpuštajući godine napora.

Bouyer ističe da se nesretnici s mutacijama mogu zaobići oslanjajući se na originalnu tehniku ​​sterilnog insekta koja se temelji na ozračivanju: Nije lako pronaći genetsko rješenje za neplodnost seksualnog partnera. Uz to, iako se desetljećima koriste sterilne insektne tehnike, dodaje, sofisticirane i invazivne genetske modifikacije mogu naići na više prepreka na putu komercijalizacije, s obzirom na stroge propise o GMO-u koji postoje u mnogim zemljama.

Nijedna jedina strategija suzbijanja komaraca vjerovatno sama po sebi nije панацеja. Međutim, kaže Bouyer, u budućnosti bi se neke od tih tehnika mogle učinkovito koristiti u kombinaciji. Kao što je slučaj s lijekovima i drugim lijekovima, stanovništvu je mnogo teže razviti otpor kad se bori s više protivnika odjednom.

U svakom slučaju, Meier je oduševljen mogućnošću novih putnika za Air Mosquito. "Mi smo samo limuzina", kaže on uz smijeh. "Što god komarci uđu u limuzinu, ovisi o drugim stručnjacima. Na našem kraju, sve dok postoje komarci, [kap] će raditi - bez obzira na način na koji su modificirani. "

Ne bojte se dronova koji vrše zrakom 50.000 komaraca odozgo