Varhain keväällä aamulla, nörtti drooni leijui pienessä kaupungissa Bahiassa, Brasiliassa. Kolmesataa jalkaa maanpinnan yläpuolella pieni kapseli napsautti auki, työntäen sen sisällön alla olevan vapautusmekanismin suuhun. Hetken aikaa oli hiljaisuus. Sitten pari hyttysiä, joka herätti vasta jäisestä unesta, venytti siipiään ja lähti lentoon.
Jokainen näyte oli miespuolinen, yksi ja valmis sekoittamaan - ja jos kaikki menisi suunnitellusti, innokkaiden neitsytien hölynpölyinen joukko tunkeutui tasaisesti paikalliseen hyttyspopulaatioon ja yhdistyi tuhansien onnekkaiden naisten kanssa tulevina päivinä.
Kun otetaan huomioon, että on olemassa noin 100 hyttyslajia, jotka kantavat tappavia ihmisen patogeenejä - mukaan lukien malariaa aiheuttavat loiset, samoin kuin Zika-, dengue- ja Länsi-Niilin virukset -, tämä saattaa kuulostaa kauhistuttavalta alulle apokalyptiselle tieteiskirjallisuudelle à la Outbreak . Mutta se on päinvastoin: Tässä kokeessa vapautetut hyttyset voivat olla parhaita aseita tartuntataudin leviämistä vastaan.
Kahden viime vuoden ajan ryhmä tutkijoita ja insinöörejä WeRoboticsista ja Kansainvälisestä atomienergiajärjestöstä (IAEA) on kokeillut uusia tapoja levittää steriilejä miespuolisia hyttysiä alueille, joilla nämä tappavat sairaudet ovat yleistyneet. Tutkijoiden ensimmäinen dronepohjainen koekäyttö, joka suoritettiin viime keväänä Brasiliassa, tuotti lupaavia tuloksia, ja he valmistautuvat jo lisää.
"Tämä on todella jännittävä askel eteenpäin", sanoo Kelsey Adams, Harvardin kansanterveyskoulun hyttysbiologi, joka ei ole sidoksissa työhön. "Tällaisilla innovatiivisilla tekniikoilla voimme laajentaa alueita, joille vapautamme [muokattuja hyttysiä]."
Lopputavoite on yksinkertainen: Sulje hedelmälliset miehet eunukkien avulla ja seuraa mahdollisten sairauksia kuljettavien hyttysten määrää. Tämä ns. Steriili hyönteistekniikka on jo tuottanut menestystä maataloustuholaisissa, kuten hedelmäkärpäsissä, ja muissa viroissa, jotka kumoavat ihmisten sairauksia, kuten tsetse-kärpäsiä. Teknologian käyttö hyttysissä on kuitenkin hiukan uudempi ilmiö.
Kun se tulee siihen, steriili hyönteistekniikka on numeropeli. Villipopulaatiot on upotettava laboratoriossa kasvatetuilla hämärillä, joskus suhteissa, jotka ylittävät kymmenen tai enemmän steriiliä urosta kutakin hedelmällistä paikallista kohden. Ja kertaluonteinen kaatopaikka ei tee temppua: Alue on tulva uudestaan ja uudestaan, kunnes kotoisin olevien hyttysten populaatiot ajetaan vähäpätöisiksi (ja silloinkin se voi jäädä ikäväksi huoltotoimenpiteeksi). Lisäksi jotkut hyttyslajit, mukaan lukien Aedes aegypti -hyttyset, jotka levittävät Zikaa, dengue- ja keltakuumeta, ovat klassisia sohvaperunoita, jotka matkustavat usein vain pari sataa jalkaa elämässä. Tämä lisää vaikeuksia varmistaa laaja kattavuus.
Hyttyset voidaan nyt kasvattaa ja steriloida joukkoon useissa laboratorioympäristöissä - nopea säteilylämpö riittää vahingoittamaan vakavasti hyönteisten siemennestettä. Näiden steriilien sotilaiden turvallisen pakkaamisen, kuljettamisen ja toimittamisen prosesseihin, joissa he tekevät likaisen työnsä, on kuitenkin oma este. Suurin osa tähän mennessä tehdyistä ponnisteluista on koskenut ihmisten aiheuttamaa maanpäästöä ajoneuvoista - mutta kuohkeat kuorma-autot ajavat keskeneräisillä teillä väistämättä turhauttavat arvokasta lastiaan, ja monet alueet, joille on täyttynyt sairauksia, eivät ole autolla tavoitettavissa.
Sen sijaan tutkijat näyttävät nyt taivaalta.
"Droonit ovat todella pelinvaihtaja", sanoo WeRoboticsin pääinsinööri Jürg Germann.
Teknologia on yllättävän yleistä: Muutaman tuhannen dollarin edestä droneja voi ostaa ja muuttaa hyttysten kuljettajiksi. Verrattuna turmeltuneisiin autoihin, droonit ovat ainakin viisi-kymmenen kertaa tehokkaampia hyttysten leviämisessä, Germann sanoo. Lisäksi droonit ovat aerodynaamisia, uudelleenkäytettäviä ja täysin kuormattomia teiden (tai niiden puuttumisen) takia. Missä tahansa taivasta on, drooni voi mennä, kun hiiri hyökätä.
Aikaisemmassa hedelmäkärpäsen työssä on käytetty korkealla lentokoneita. Mutta toisin kuin lentokoneet, droonit voivat lentää matalaan maahan, mikä varmistaa paremman tarkkuuden ja hallinnan - ja minimoimalla vahingot, jotka herkät virheet saattavat jatkua, kun ne holvistetaan veneestä. Mikä parasta, drooneilla ei ole tarvetta virheille alttiisiin lentäjiin: Tutkijat voivat asettaa kurssin kotitukiin ja tehdä hyvästit.
Kaupallisesti saatavana oleva drooni voidaan valita "hyttyslimoiksi", kuten WeRobotics-perustaja Patrick Meier viittaa heihin hellästi, kantaen 50 000 sääskettä kerralla. (WeRobotics) Vuoden kestäneen prototyypin jälkeen WeRobotics ja IAEA ryhtyivät ponnisteluihin kentälle. He asettavat nähtävyytensä ensin Brasiliaan, missä Aedes aegypti -hyttysten leviämä Zika-epidemia aiheutti tuhansia syntymävaurioita vuosina 2015 ja 2016.
Kolmen tutkimuksen aikana tutkijat hajottivat yhteensä 284 200 steriiliä urospuolisia Aedes aegypti -hyttysiä tämän vuoden maaliskuussa sijaitsevan brasilialaisen Carnaíba do Sertão -yhteisön ympärille. Kun droonit lentävät täydellä nopeudella, tutkijat pystyivät peittämään tuhansia neliömetriä muutamassa minuutissa - ja yli 90 prosenttia ilmakehässä hyttyneistä näytti pitävän kiinni laskeutumisesta.
Vaarallisesta pudotuksesta selviäminen oli vasta alkua, mutta IAEA: n hyttysasiantuntija Jérémy Bouyer oli tyytyväinen nähdessään, että nämä droonista peräisin olevat keikarit pitivät omia hedelmällisiä kollegansa vastaan ja isättivät noin yhden steriilin munan jokaiselle villin uroksen tuottamalle elävälle munalle. Bouyer on optimistinen, että kun viimeistellään enemmän, numerot nousevat edelleen.
Tällaisessa varhaisessa vaiheessa on haastavaa arvioida näiden hedelmättömien hyönteisten pitkäaikaisvaikutuksia. Mutta epidemiat kärsivät silloin, kun niitä vähiten odotetaan - ja hyönteisten torjunnassa on kyse taudin piippaamisesta silmissä. WeRobotics ja IAEA suunnittelevat jo lisää kokeita tulevina kuukausina ja vuosina. Sillä välin Germann ja hänen tiiminsä pyrkivät lisäämään jokaisen droonin kapasiteettia ja minimoimaan hyttyskuolleisuuden. Lopulta tutkijat toivovat siirtävänsä paremman version tekniikastaan paikallisille asiantuntijoille intensiivisen koulutusohjelman avulla luomalla kestävän ja omavaraisen levitysjärjestelmän. Vuoteen 2020 mennessä WeRobotics suunnittelee olevan noin 30 droonien lähettämisasemaa maailmanlaajuisesti.
"Emme ole vain heittämässä tekniikkaa ongelmaan - sillä ei ole vaikutusta", sanoo WeRoboticsin perustaja Patrick Meier. ”Droonien tulisi olla tämän tarinan sankarit. Ei länsimaiset organisaatiot. ”
Teknologian jatkuessa kehittyessä yhä enemmän ovia voi avautua. Taistelussa tarttuvien hyönteisten torjunnassa dronot eivät ole hyviä vain tuholaisten pakkausten lisäämiselle. Miehittämättömiä lentokoneita on jo käytetty karttahyönteisten lisääntymispaikkojen kartoittamiseen - joita on vaikea havaita ja seurata paljaalla silmällä -, joiden avulla tutkijat voivat helpommin tutkia hyttysten käyttäytymistä ja leviämistä. Lisäksi droonit ovat ylevästä näkökulmastaan erinomainen työkalu hyönteismyrkkyjen ruiskuttamiseen.
Jopa hyttysten lentävien droonien puitteissa on lisää kasvumahdollisuuksia, sanoo Adams, joka tutkii malariaa aiheuttavia loisia sisältävien Anopheles- hyttysten lisääntymiskäyttäytymistä tartuntatautitutkijan Flaminia Catteruccian valvonnassa. Droonit eivät todellakaan ole lajikohtaisia, ja Bouyer, Germann ja Meier ovat optimistisia siitä, että Anopheles ja muut hyttyset voivat olla toimivia ehdokkaita levittämiseen tulevaisuudessa.
Itse asiassa, kun kyse on Anopheles- hyttysistä, Adams sanoo, droonit voisivat olla vielä suurempi siunaus. Anopheles eivät ole letargisia kokkareita kuten Aedes- serkkunsa. Näiden malarianmuuttajien purkaminen voisi olla enemmän bang for buck, koska harvempi hyttyset voivat kattaa suuremman maantieteellisen alueen.
Lisäksi on todisteita siitä, että suurin osa anopheles (ja jotkut Aedes ) naaraista ovat suurelta osin monogaamisia; Itse asiassa joidenkin Anopheles- lajien naisten pariskunnan valinta on kirjallinen päätös kerran elämässä. Ja hormoni- ja käyttäytymistutkimukset Catteruccian ryhmässä ja muissa ovat osoittaneet, että jopa pariutumiskärjessä pari kouraa onnistuu suhteettoman paljon. Tämä tarkoittaa pari asiaa: Ensinnäkin suurin osa mieshyttysistä kuolee valitettavasti neitsyt. Toiseksi, ja mikä vielä tärkeämpää, naaraat todennäköisesti tulevat miehen machismo-indikaattoriksi, kun he kulkevat läpi joukon. Adams sanoo, että tutkijat saattavat joskus viedä naishyttyset mieluummin steriileihin miehiin kuin hedelmällisiin, kun otetaan huomioon oikeat kannustimet.
Valmistellessaan tutkimuksiaan IAEA: n tutkijat kasvattivat laboratorioissa satoja tuhansia Aedes aegypti -hyttysia . (WeRobotics) Mutta steriili hyönteistekniikka on vain yksi monista strategioista, joiden avulla voidaan kohdistaa näiden verenhimoisten vikien lisääntymiskierto. Ja vaikka se on ollut erittäin tehokas monissa yhteyksissä, tämä strategia ei ole ilman haittoja.
"Yksi suurimmista ongelmista on, että se ei ole itsestään pysyvä", Adams selittää. "Tarvitset usein enemmän hyttysiä kuin luulisi."
Ensinnäkin tämän laboratorion jalostus- ja sterilointikeskuksen perustaminen maailmanlaajuisesti olisi valtava tehtävä. Brasiliassa toimineen pienen, yhden yhteisön yhteisössä käydyn oikeudenkäynnin aikana WeRobotics ja IAEA kasvattivat yli 700 000 hyttysen määrää - lukumäärää, joka jouduttiin skaalaamaan valtavasti vastaamaan jopa murto-osa maailmanlaajuisesta tarpeesta. Vain miesten populaation eristäminen sterilointia ja vapauttamista varten ei ole niin helppoa kuin miltä se kuulostaa, ja virheet voivat olla erittäin kalliita. Naaraat ovat joukon verenimijoita - ja siten sairauden lähettiläitä. Jopa yhden prosentin naispuolisen populaation tahaton vapauttaminen voi todella pahentaa epidemiaa, sanoo Adams.
Onneksi monia vaihtoehtoja on olemassa. Yksi vaihtoehto sisältää hyttysten valmistus, jotka voivat siirtää tappavia geenejä jälkeläisilleen - toinen muoto oivalliseen ehkäisyyn. Tämä tekniikka voi olla erityisen tehokas, kun se on suunniteltu rinnalleen "geenivaroille" - mahdollisesti geneettiselle elementille, joka vahvistaa tiensä kaikille jälkeläisille riippumatta siitä, kummalla vanhemmalla on ominaisuus. Geenien levittäminen leviää näin populaatioiden läpi nopeutetulla nopeudella, mikä tekee niistä tehokkaampia kuin steriilin hyönteistekniikan kaltaiset strategiat: Pienempi määrä hyönteisiä voi hallita villipopulaatiota, lievittäen jonkin verran tarvetta massahyttysten tuotantoon.
Eräs tutkijoiden viime vuosina esiin tuoma huolenaihe on se, että useilla näistä menetelmistä pyritään kokonaan pyyhkimään tiettyjä hyttyslajeja. Ja tautiin liittyvä tai ei, sukupuutto on sukupuuttoon sukupuuttoon.
Mutta noin 3500 hyttyslajia vaeltaa taivaalla - ja monilla niistä on päällekkäisiä ekologisia toimintoja, Adams sanoo. "Yhden hyttyslajin poistamisella ei välttämättä ole suuria ympäristövaikutuksia, kun otetaan huomioon, että niitä on tuhansia", hän selittää. "Mutta tietysti meidän pitäisi silti edetä varoen."
Yksi vaihtoehto ulommalle kansanmurhalle on tuoda immuniteetti loisiin tai viruksiin hyttyspopulaatioon. Yhdistettynä geeniajoneuvoihin, tämä tekniikka voisi mahdollisesti luoda pysyvän linjan hyönteisiä, jotka voivat vapaasti syöttää verta sydämensä sisältöön - ja autuaasti vapaita taudeista.
Tietenkin, nämä menetelmät eivät ole myöskään tyhjiä. Aivan kuten bakteerit, virukset ja loiset kehittävät vastustuskykyä lääkkeille, hyttyset voivat mutatoida tietään geenien käytöstä ja muun tyyppisistä DNA-manipulaatioista. Vaikka se tapahtuu alhaisella nopeudella, yksi henkilö voisi levittää geneettiset hikkaansa nopeasti tuleville sukupolville, tekemättä vuosien vaivaa.
Bouyer huomauttaa, että mutaatioiden väärinkäytöksiä voidaan kiertää luottamalla alkuperäiseen säteilytykseen perustuvaan steriiliin hyönteistekniikkaan: Seksuaalipartnerin hedelmättömyyteen ei ole helppoa löytää geneettistä kiertotapaa. Vaikka steriilejä hyönteistekniikoita on käytetty vuosikymmenien ajan, hän lisää, hienostuneet ja tunkeutuvat geneettiset muunnokset saattavat kohdata enemmän esteitä kaupallistamiselle, kun otetaan huomioon monissa maissa voimassa olevat tiukat GMO-säädökset.
Yksikään hyttysten torjuntastrategia ei todennäköisesti ole yksin ihmelääke. Bouyer kuitenkin sanoo, että tulevaisuudessa joitain näistä tekniikoista voitaisiin käyttää tehokkaasti yhdessä. Kuten lääkkeiden ja muiden lääkkeiden kohdalla, väestön on paljon vaikeampaa kehittää vastustuskykyä, kun taistelee useita vastustajia kerralla.
Joka tapauksessa Meier on innostunut uusien matkustajien mahdollisuudesta Air Mosquitolle. "Olemme vain limusiini", hän sanoo nauraen. ”Se, mitä hyttysiä menee limusiiniin, on muiden asiantuntijoiden tehtävä. Päämäärämme, niin kauan kuin hyttysiä on, [tippa] toimii - riippumatta siitä, kuinka niitä on muokattu. "
