Zika is nu een wereldwijde nood, en de laatste in een lange reeks van muggen overgebrachte virussen te treffen voor de mensheid. Muggen echt zuigen, en de tijd is gekomen om iets te doen over hen. Hier is hoe de wetenschap zal helpen en waarom van een oorlog tegen muggen betekent niet dat we hebben om ze af te vegen van het gezicht van de planeet.
In de bestrijding van sport, is er een verleiding om uit te komen als hard en snel als mogelijk. Maar als beoefenaars van het Braziliaans Jiu-Jitsu zal u vertellen, het is vaak beter om het gebruik van uw tegenstander gewicht en kracht tegen hen. Als het gaat om de bestrijding van muggen, zou het verstandig zijn om het aannemen van een dergelijke benadering. In plaats van te proberen te vegen van deze wezens uit het gezicht van de planeet, zoals sommige chagrijnig commentatoren hebben gesuggereerd, moeten we een beetje Jiu-Jitsu. En dat Jiu-Jitsu zal komen in de vorm van effectieve controle op de populatie maatregelen en de laatste die het genomics-technologieën te bieden hebben.
Het is al gezegd dat muggen hebben indirect doodde meer dan de helft van alle mensen die ooit geleefd hebben. Dat is meer dan de oorlog, pest, hongersnood, en hart-en vaatziekten. Elk jaar alleen al, malaria doodt naar schatting twee miljoen mensen, en experts vrezen de dood kon verdubbelen in de komende twee decennia. Andere muggen overgebrachte ziekten, zoals knokkelkoorts, chikungunya en gele koorts, zijn ook in opkomst, het zetten van een aantal 3.2 miljard mensen in gevaar. En nu is er Zika te kampen met een ziekte die in verband werd gebracht met geboorteafwijkingen. Klimaatverandering, wereldwijd te reizen, en snel groeiende stedelijke centra zijn waardoor het probleem erger.
“Als vliegende spuiten, muggen zijn bijzonder bedreven in het verspreiden van de ziekte; Zika is slechts de laatste in een lange lijst,” zei Kevin M. Esvelt, een assistent-professor aan het MIT en de leider van de school Beeldhouwen Evolutie van de Groep, in een e-mail naar Gizmodo. “Veel van deze zijn ook schadelijke invasieve ziekten en plagen.”
Sommige mensen willen uitroeien muggen geheel, of ten minste doden van een aanzienlijk deel van hen. Het is een verleidelijk voorstel, en een radicale, maar het zou ook betekenen dat de ecologische crisis. Muggen zijn een erg belangrijke bron van voedsel voor vissen (die eten hun larven), en vele soorten vogels, libellen, spinnen, salamanders, hagedissen en kikkers. Al deze dieren zou lijden als muggen verdwenen, mogelijk resulterend in een aantal onvoorziene downstream ecologische effecten. Maar het feit is, we zijn niet helemaal zeker wat dat zou worden.
Gesponsord
“Muggen zijn een onderdeel van gedeelde ecosystemen,” Esvelt zei. “Een handvol studies hebben gesuggereerd dat het wijzigen of zelfs de uitroeiing van de meest gevaarlijke soorten waarschijnlijk niet zou leiden tot een ecologische schade, simpelweg omdat er zo veel anderen, maar we weten niet of dat waar is overal—het waarschijnlijk is afhankelijk van de soort en type te veranderen.”
Aedes aegypti gedurende een bloed-maaltijd. Via CDC.
Er is ook nog het praktische probleem van hoe we zouden rijden de plagen aan het uitsterven. Muggen, waarvan er 3500 individuele soorten, bestaan er op elk continent behalve Antarctica. Ze zijn klein, omvangrijk en heel stevig. Alles wat ze nodig hebben is een bron van stilstaand water en een constante aanvoer van bloed. Ze zijn ook veerkrachtig, passen zich snel aan drugs en insecticiden. Belangrijk is dat, als Esvelt gewezen, “alleen een mug in een honderd efficiënt kan verspreiden menselijke ziekteverwekkers.”
Zelfs als we geëlimineerd elke mug uit een aangewezen gebied, het zou nog steeds een zeer gunstige biologische niche voor naburige mug populaties, of sommige andere soorten. Als entomoloog Joe Conlon van de Amerikaanse Mosquito Control Association heeft gezegd: “Als we uitgeroeid ze morgen, de ecosystemen waar ze actief zijn, zal de hik en dan gaan met het leven. Iets beter of slechter over zou nemen.” Het is dat “erger” ding—de duivel weten we niet—dat beangstigt ecologen.
Muggenlarven. Via James Gathany, CDC.
Een belangrijke muggen strategie is om te vernietigen de plaatsen waar de muggen hun eitjes. Dit onderdrukt de bevolking in plaats van het elimineren ervan.
In de loop van hun korte leven, muggen alleen onderneming over 120 meter (180 meter) van de plaats waar ze geboren zijn. Dit betekent dat hun broedgebieden zijn nooit ver van waar mensen zijn gebeten. Dus het elimineren van potentiële broedplaatsen, waaronder bird feeders, oude banden, bloempotten, staande vazen, verstopte dakgoten, enzovoort, kunnen direct inperken van de bevolking.
In gevallen waar stilstaand water kan worden geloosd of afgevoerd, het is mogelijk om te onderdrukken mug bevolking door de invoering van insecticiden, larvicides, en andere chemicaliën. Een voorbeeld is de Bacillus thuringiensis israelensis (Bti), dat is giftig voor muggenlarven. Muggen vallen, zoals ovitraps, zijn een andere optie. Deze vallen na te bootsen mug broedplaatsen, maar bevatten giftige stoffen. Deze benadering is met succes gecontroleerd Aedes aegypti en Aedes albopictus muggen, die beide drager zijn van een aantal van de ergste ziekten.
Het Toepassen Van Aquatain. Via Groene Stroom.
Bevolking maatregelen kunnen in een deuk, maar het meest zinvolle interventies komen uit de genetica. Niet alleen zal de biotechnologie ons helpen verkleinen mug bevolking, het zal ons toelaten beter te bouwen muggen—of op zijn minst muggen die zijn vriendelijker voor het menselijk bestaan.
Een veelbelovende aanpak is het gebruik van muggen zich als agenten van de controle van de ziekte. Sommige muggen, zoals Aedes albopictus, zijn vatbaar voor een infectie door een bacterie genaamd Wolbachia. Dit micro-organisme niet alleen interfereert met hun levensduur, het tast ook hun vermogen om zich te verspreiden ziekten. Wetenschappers hebben aangetoond dat het mogelijk is om kunstmatig besmetten grote populaties van Aedes aegypti muggen met Wolbachia, waardoor hun vermogen om zich te verspreiden dengue—maar niet de mogelijkheid om te zenden Wolbachia de andere populaties. Wat meer is, gewijzigd mannen hebben moeite om met ongewijzigde vrouwen, dus deze strategie werkt ook als een methode van geboortebeperking.
Een andere aanpak is de oprichting van een “autocidal” muggen. Geneticus Anthony James van UC Irvine, met de hulp van de BRITSE biotech bedrijf Oxitec, heeft een manier gevonden om het maken van niet-vliegende vrouwelijke muggen. Wanneer deze GM muggen broeden op het water, de mannen vertrekken, maar de vrouwtjes, niet in staat om te vliegen, zijn achtergelaten. Onaangetast mannetjes bewegen op en vermengen met een niet-getroffen bevolking van muggen, het doorgeven van de genetische mutatie in een proces dat bekend staat als “genetische geslachtsbepaling.”
Via Oxitec.
Deze strategie is al ingezet in gebieden waar muggen overgebrachte ziekten zijn een probleem. In 2011, Oxytec uitgebracht 6,000 transgene muggen in Maleisië, in een poging om te rijden van de dengue-koorts. Een eerdere proef in Grand Cayman resulteerde in een 80 procent daling in de mug-nummers. Een vergelijkbaar plan wordt momenteel in Florida met behulp van dezelfde techniek.
Een andere optie is bio-engineering bacteriën. Geneticus Marcelo Jacobs-Lorena en zijn team aan de Johns Hopkins Malaria Research Institute hebben ontwikkeld, anti-malaria transgene bacteriën die aanwezig zijn in de darmflora van de muggen. Eenmaal losgelaten in het wild, en met hun buik vol van de GGO-bacteriën, deze muggen geven hun weerstand van de ene generatie naar de volgende. “Dit onderzoek zal naar verwachting leiden tot de ontwikkeling van een nieuw wapen dat gebruikt kan worden in combinatie met de traditionele control strategieën (geneesmiddelen, insecticiden, vaccins) in de strijd tegen malaria’, schreef Jacobs-Lorena in een recente studie.
Ook Weiguo Fang van de Universiteit van Maryland heeft een chemische stof die bevat een schimmel geladen met een stof gevonden in schorpioen gif. Fang heeft gewijzigd en de schimmel aan een aanval van malaria parasieten in geïnfecteerde muggen, terwijl ook het veroorzaken van lichamelijke beperkingen, om de muggen zelf. Fang-strategie is aangetoond dat het verminderen van het aantal parasieten in het speeksel van de mug met maar liefst 98%.
Coming up met deze high-tech solutions is één ding, maar het krijgen van muggen verspreiden van deze nieuwe eigenschappen is een andere. Als Charles Darwin legde 150 jaar geleden, dieren evolueren tergend langzaam, en de mutaties zullen alleen de “stick” als de druk op het milieu gunstig zijn. Maar het is mogelijk voor wetenschappers om stimuleer het proces, samen met wat bekend staat als een “gen-station.”
“Het gen-station biedt een manier van het veranderen, verminderen of zelfs elimineren van deze dodelijke muggen in het wild door ervoor te zorgen dat genomische veranderingen zijn bij voorkeur overgenomen door nakomelingen,” Esvelt vertelde Gizmodo. “CRISPR-gen-stations staat van invloed zijn op de ergste daders zijn bijna binnen ons bereik.”
Gemiddeld genen hebben ongeveer 50 procent kans om te worden overgenomen, maar een aantal preferentiële genen aangepast kunnen worden hebben een verhoogde kans om te worden doorgegeven. Deze genen nog kunnen verspreiden in een populatie, zelfs als ze verminderen een soort’ overall reproductieve potentieel. Wetenschappers willen genetisch modificeren van dieren in het wild door het toevoegen, verwijderen, of het introduceren van geheel nieuwe eigenschappen en capaciteiten. Natuurlijk kunnen wetenschappers niet naar buiten en fysisch te wijzigen ieder dier, maar ze kunnen “aandrijving” van een gen in de populatie met behulp van een select aantal transgene organismen gemaakt in het lab.
De schoonheid van deze techniek is dat er aanpassingen worden verspreid door de muggen zelf. Onderzoekers hebben al bedacht een manier om muggen die produceren een overvloed van de mannen, die werkt aan de vermindering van hun aantal. Andere kenmerken, zoals een immuniteit tegen Zika en dengue, kunnen eveneens worden “aangestuurd” in het wild levende populaties van muggen. Na verloop van tijd, de mens ontworpen muggen moeten vervangen door de originele.
Hoe gemodificeerde genen worden aangestuurd door middel van een populatie. “Door ervoor te zorgen dat het gen is bijna altijd overgenomen, het gen-station kan zich het veranderde gen door middel van een bevolking in de loop van vele generaties, zelfs als het bijbehorende kenmerk vermindert de reproductieve fitness van elk organisme,” schrijven de auteurs in de Wetenschap. Via Kenneth A. Oye et al., 2014, Wetenschap.
Gen-stations zijn bijna klaar om gelanceerd te worden in gebieden waar muggen zijn het meest problematisch. In afwachting, het DIE Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases heeft richtsnoeren opgesteld voor de evaluatie van GGO ‘ s muggen, terwijl de Europese Veiligheid van Voedsel Autoriteit heeft samengesteld een zes-stappen protocol voor de beoordeling van de milieu-effecten van het gewijzigde organismen. Maar lacunes in de regelgeving blijven bestaan, vooraanstaande Harvard geneticus George Church, MIT sociale wetenschapper Kenneth Oye, en andere AMERIKAANSE onderzoekers vraag meer toezicht. Schrijven in de Wetenschap in 2014, de onderzoekers opgeroepen tot strengere regelgeving in containment, testen, gecontroleerde vrijgave en bewaking van de gen-stations.
“Gezien de snelheid waarmee gen drive-technologie is het nu hebben we CRISPR we nodig hebben voor het uitvoeren van deze veiligheidsstudies zo spoedig mogelijk, en zich in publieke discussies van de vraag of, wanneer en hoe in te grijpen, zelfs eerder,” zei Esvelt. “Wat is het niveau van ondersteuning is nodig? Wat als een land sterk ondersteunt engineering muggen aan het redden van hun kinderen, maar hun buren niet wilt dat het risico met behulp van een gen-station? Hoe verzoent u dat de fundamentele conflict?”
In een e-mail conversatie met Gizmodo, de Kerk toegevoegd, dat is veel bekend over de biologie en ecologie van Aedes muggen en andere niet-gen-station technieken, zoals die wordt ingezet door Oxitec, al beschermt ons tegen virussen. “We hebben nood aan een brede maatschappelijke brainstormen,” schreef hij, “en de kritische beschouwing van potentiële risico’ s, voordelen, de weerstand, en de timing van de verschillende opties.”
Er is geen magic bullet. Integendeel, deskundigen zijn het erover eens dat een veelzijdige aanpak is de beste optie, terwijl ervoor te zorgen dat we niet ten koste van ons milieu en de gezondheid in het proces.
“We moeten het begin van de discussie, transparant onderzoek, zorgvuldige waarborgen, de communautaire richtsnoeren, en een ruime portie bescheidenheid als we gaan bouwen aan een responsieve model van de wetenschap staat de behandeling van gen-stations en andere ecologische interventies,” Esvalt zei. “De bottom line is dat we de balans van de morele imperatief van het verminderen van menselijk lijden tegen de onbekenden, en doen dat samen.”
Bovenste afbeelding: Jim Cooke. Wolbachia beeld via de Michigan State University.
E-mail de auteur george@gizmodo.com en volg hem op @dvorsky.