Генетично модифікований гриб Metarhizium (ГМО) для боротьби з комарами, які є переносниками

Дослідницькі групи з Університету штату Меріленд та Буркіна-Фасо випробували використання генетично модифікованого гриба Metarhizium для знищення комарів, що переносять малярію, в ендемічному регіоні Буркіна-Фасо.

Комарі є одними з найнебезпечніших тварин за кількістю смертей, які вони спричиняють у світі. Їх здатність бути переносниками хвороб і передавати їх людям призводить до тисяч смертей щороку. У 2015 році лише малярія спричинила 438 000 смертей (ВООЗ).

Лише комарі роду Anopheles можуть передавати малярію. Що стосується комарів Aedes, вони можуть бути переносниками чикунгуньї, вірусу Зіка або Денге, наприклад.

Африка, ендемічний регіон малярії

Африка є найбільш постраждалим регіоном, де 90% глобальних випадків малярії (понад 200 мільйонів випадків), особливо в Нігерії (25% випадків), Демократичній Республіці Конго (11%) та Мозамбіку (5%), згідно з даними ВООЗ.

Малярія - паразитарне захворювання, спричинене передачею укусами комарів роду Anopheles найпростіших паразитів: Plasmodium falciparum (найпоширеніший) або Plasmodium vivax або Plasmodium ovale. Є лише один випадок передачі людини від людини через плаценту від вагітної жінки до дитини. Перші симптоми (лихоманка, головний біль і тремтіння, тремтіння від холодного поту та пітливості) з’являються через 10-15 днів після інфекційного укусу. Ці паразити можуть призвести до анемії або навіть смерті (Інститут Пастера). Існують пероральні методи лікування: артеметер + люмефантрин або атавакуон + прогуаніл або хінін + доксициклін або кліндаміцин або артемізинін + піперахін. Звичайно, ви повинні звернутися до лікаря у разі сумнівів та/або зараження !

Боротьба з малярією

Одним із способів запобігання малярії є боротьба з переносниками. Звичайні рекомендації - використання оброблених інсектицидами москітних сіток, внутрішньо побутових спреїв. Знищення джерела виробництва комарів (ділянки стоячої води) може допомогти в цій боротьбі, осушивши болота. Однак стійкість до деяких інсектицидів починає з’являтися.

ГМО-грибок для знищення комарів

Дослідники з Університету штату Меріленд створили генетично модифікований ГМО гриб Metarhizium, який може вбивати комарів, які переносять малярію.

Відомо використання ентомопатогенних грибів

Не є новиною те, що ми намагаємось розробити альтернативи інсектицидам, і біологічна альтернатива була розроблена за допомогою дослідницької програми LUBILOSA (БІОЛОГІЧНА ЛУТА ПРОТИ ЛОКУСІВ та СУТЕРІАЛІВ), завершеної в 2002 році. anisopliae, що атакує сарану та коників. Коли цей гриб контактує з комахою, Metarhizium виділяє інгібуючі ферменти (протеази та хітинази), які перешкоджають утворенню кутикули комахи, що спричиняє ненормальне та смертельне виділення. Ексуація - це відмова від линьки членистоногих, коли вони метаморфізуються.

У Танзанії застосування спор цього гриба Metarhizium традиційне в будинках. Це зменшує кількість інфекційних укусів, але цей захист є неповним, оскільки вірулентність цього гриба низька.

Навіщо використовувати гриби для боротьби з комарами ?

Перевага використання грибів полягає в тому, що їх не потрібно приймати всередину, щоб заразити комарів, просто торкаючись їх. П'ятнадцять років тому суд у Танзанії показав, що можна вбити комарів Anopheles, повісивши бавовняні простирадла, щеплені грибами Metazhizium anisopliae (Ernst-Jan Scholte 2005). Середній час смерті інфікованих комарів становив 3,7 та 3,4 дні для самців та самок, тоді як середній час життя становив 5,9 та 9,3 дня для неінфікованих комарів.

комарами

Побоювання полягає в тому, що грибкові інфекції займають кілька днів, щоб убити комара-господаря.

Розвиток ГМО-грибка

Для подолання цієї проблеми дослідники в штаті Меріленд модифікували штам гриба Metarhizium pingshaense, виробляючи токсин, який атакує нервову систему членистоногих (включаючи комах, павуків, ракоподібних). Цей токсин ω/κ-гексатоксин-Hv1 атакує залежні від калію та кальцію канали напруги (Bilgo 2017). Цей токсин походить від отрути павука Hadronyche versuta і смертельний для багатьох комах, але не для мишей та кроликів.

Цей ГМО-гриб був випробуваний у великому скринінговому полі з 6 відділеннями, що називається “MosquitoSphere”, призначеному для нагадування зовнішніх умов Буркіна-Фасо. Було 2 типи хатин із бавовняними простирадлами, підвішеними до стелі, що містять:

  • або спори грибиМетархізіумГМО (Mp-Hybrid), пофарбований флуоресцентним білком GFP
  • або спори гриби, що не містять ГМО (Mp-RFP; WT = дикий тип), забарвлений у червоний колір флуоресцентним білком RFP
  • або кунжутне масло (немає грибаMetarhizium), відділення управління

Дослідники також розглянули, як з часом змінювалася популяція комарів, випустивши в ці хатини 1000 комарів-самців та 500 самок комарів.

Швидша загибель комарів, заражених ГМО-грибком

Близько 75% комарів були заражені. Комарі, інфіковані модифікованим Mp-гібридним грибом, загинули через 5 днів, тоді як заражені класичним грибом загинули в середньому за 9 днів.

Ефективний інсектицидний ефект

Вони розглянули еволюцію 2 поколінь комарів, через 45 днів друге покоління комарів перейшло від початкової популяції 1500 комарів до:

  • у відділенні управління (простирадла з кунжутною олією): 1396 комарів
  • у відсіку з немодифікованим грибком: 455 дорослих комарів
  • в купе з ГМО-грибком: 13 дорослих комарів, різке зменшення за 1,5 місяця. ГМО-гриб знизив популяцію комарів -91,8 до -92,7%.

Зниження родючості комарів

Це також спричинило падіння виробництва яєць у кількості та якості. Лише 25% комарів, заражених ГМО-грибом, давали яйця, тоді як 78% неінфікованих комарів.

Подібним чином, якщо розглядати кількість яєць, відкладених самками комарів, у середньому неінфікований грибами комар виробляє 139 яєць, з яких 74 (53%) дозрівають. Комар, заражений грибом Metarhizium GMO, виробляє лише 26 яєць, з яких лише 3 яйця стануть дорослими.

Експеримент повторювали 3 рази.

Автори вказують, що цей модифікований гриб може мати більшу протимоскітну дію (синергетичний ефект) з піретроїдними інсектицидами. Тому це може бути цікавою біологічною альтернативою викоріненню малярії.

Межі та ризики

Цей метод повинен бути апробований у більших масштабах у реальних умовах. Є також питання щодо специфічності інфекції з точки зору пошкодження комах, не націлених цим грибом, таких як бджоли, наприклад. Повинна бути проведена повна оцінка ризику щодо молекулярної характеристики цього ГМО-гриба, його токсикологічних властивостей, а також впливу на навколишнє середовище. Вбивство виду комарів може залишити хижака без здобичі або рослину без запилювачів. Подібним чином слід контролювати розповсюдження цього ГМО-грибка.

“Вузький діапазон господаря Mp-Hybrid (протестований на групі корисних та шкідливих комах) обмежує можливі загрози для нецільових комах”

Наука

Нарешті, комарі також можуть виробити стійкість до цих токсинів. Тому необхідно буде поглибити дослідження цієї альтернативи інсектицидам проти комарів.

Щоб стежити за іншими новинами в блозі або дізнатися більше про суперечки щодо їжі, здоров’я та навколишнього середовища, трохи подобається або в Twitter:
Слідуйте @T_Fiolet

Шольте, Е.-Ж. (2005). Ентомопатогенний гриб для боротьби з дорослими африканськими малярійними комарами. Наук, 308 (5728), 1641–1642. doi: 10.1126/science.1108639

Біссаад та ін. Біологічна активність біопестициду Зелена мускулатура на насінній оболонці пустелі Саранча Schistocerca gregaria (Forskål, 1775) (Orthoptera, Acrididae). Природа та технології

Ловетт Б та ін. Трансгенний Метархізіум швидко вбиває комарів у ендемічному від малярії районі Буркіна-Фасо. Наука. 2019 травень 31; 364 (6443): 894-897