Brzy na jaře se nad malým městem v brazilské Brazílii vznášel bzučivý bzučák. Tři sta stop nad zemí zaklapla malá nádoba, která vypuzovala její obsah do ústí uvolňovacího mechanismu pod ní. Na okamžik bylo ticho. Potom roj moskytů, čerstvě probuzená z ledového spánku, natáhla křídla a vzlétla.
Každý exemplář byl mužský, svobodný a připraven se mísit - a pokud by všechno šlo podle plánu, bzučící horda dychtivých panen by stále pronikla do místní populace komárů a v příštích dnech se spojila s tisíci šťastných dám.
Vzhledem k tomu, že existuje asi 100 druhů komárů, které nesou smrtící lidské patogeny - včetně parazitů, které způsobují malárii, stejně jako viry Zika, dengue a West Nile - může to znít jako děsivý začátek apokalyptického sci-fi filmu à la Vypuknutí . Ale je to přesně naopak: Komáři rozepnuté v tomto experimentu mohou být jedny z nejlepších zbraní proti šíření infekčních chorob.
V posledních dvou letech testoval tým vědců a inženýrů z WeRobotics a Mezinárodní agentury pro atomovou energii (IAEA) nové způsoby, jak rozptýlit sterilní samce komáry do oblastí, kde tyto smrtící choroby narůstají. První zkušební běh výzkumníků založený na robotech, který proběhl letos na jaře v Brazílii, přinesl slibné výsledky a už se připravují na další.
"Je to opravdu vzrušující krok kupředu, " říká Kelsey Adams, biolog komára z Harvardské školy veřejného zdraví, který není s prací spojen. "S inovativními technikami, jako jsou tyto, můžeme rozšířit oblasti, do kterých uvolňujeme [modifikované komáry]."
Konečný cíl je jednoduchý: vytlačte plodné muže s eunuchy a sledujte počet potenciálních komárů nesoucích onemocnění. Tato takzvaná sterilní technika hmyzu již přinesla úspěch u zemědělských škůdců, jako jsou ovocné mušky, a v dalších chybách, které způsobují trajektovou chorobu od člověka k člověku, jako jsou mouchy tsetse. Použití technologie u komárů je však poněkud novějším jevem.
Když na to přijde, sterilní technika hmyzu je hra čísel. Divoké populace musí být zaplaveny laboratorně pěstovanými chlápci, někdy v poměrech vyšších než 10 nebo více sterilních samců na každého úrodného místního. A jednorázový dumping nebude trik: Region musí být zaplaven znovu a znovu, dokud populace domorodých komárů nebudou zahnány na zanedbatelnou úroveň (a i poté může zůstat v údržbě nepříjemným cvičením). A co víc, některé druhy komárů, včetně komárů Aedes aegypti, které přenášejí Ziku, horečku horečky dengue a žlutou zimnici, jsou klasické gaučové brambory, které za svůj život často cestují nejvýše několik set stop. To dále zvyšuje obtížnost zajistit široké pokrytí.
Komáři mohou být nyní hromadně chováni a sterilizováni v celé řadě laboratorních prostředí - rychlé přepnutí záření stačí k vážnému poškození hmyzích spermií. Proces bezpečného balení, přepravy a dodávky těchto sterilních vojáků na místa, kde budou vykonávat svou špinavou práci, je však jeho vlastní překážkou. Většina snah doposud zahrnovala pozemní vypouštění z vozidel poháněné člověkem - ale jízda hrbolatého kamionu po nedokončených silnicích nevyhnutelně strhává jejich drahocenný náklad a mnoho oblastí prošpikovaných nemocemi je autem nepřístupné.
Místo toho se nyní vědci dívají k nebi.
"Drones jsou opravdu měnič her, " říká Jürg Germann, vedoucí technik WeRobotics.
Tato technologie je překvapivě všudypřítomná: Za několik tisíc dolarů lze drony zakoupit a přeměnit na šoféry komára. Ve srovnání s neohrabanými vozy jsou drony nejméně pětkrát až desetkrát účinnější při šíření komárů, říká Germann. A co víc, drony jsou aerodynamické, znovu použitelné a zcela nezatížené silnicemi (nebo jejich nedostatkem). Kamkoli je obloha, může jít dron s hibernacemi komárů v závěsu.
Předchozí práce s ovocnými muškami používala výšková letadla. Na rozdíl od letadel však mohou drony létat nízko k zemi, což zajišťuje větší přesnost a kontrolu - a minimalizovat poškození, které by křehké brouky mohly utrpět, když jsou vyvedeny z plavidla. Nejlepší ze všeho je, že drony nepotřebují piloty náchylné k chybám: Vědci si mohou nastavit svůj kurs na domácí základnu a mávat sbohem.
Komerčně dostupný dron může být kooptován do „limuzín komárů“, jak na ně spoluzakladatel WeRobotics Patrick Meier laskavě odkazuje a nese 50 000 komárů najednou. (WeRobotics) Po roce prototypování podnikli WeRobotics a IAEA své úsilí v této oblasti. Zaměřili se nejprve na Brazílii, kde epidemie Zika rozšířená komáry Aedes aegypti vedla v letech 2015 a 2016 k tisícům vrozených vad.
V průběhu tří pokusů vědci v březnu letošního roku rozptýlili celkem 284 200 sterilních komárů Aedes aegypti kolem brazilské komunity Carnaíba do Sertão. Když drony létaly plnou rychlostí, dokázali vědci během několika minut pokrýt tisíce čtverečních stop - a zdálo se, že více než 90 procent komárů vyslaných na přistání přilnulo přistání.
Přežít nebezpečný pokles byl teprve začátek - ale odborník na komáry IAEA Jérémy Bouyer s potěšením viděl, že tito chlapi pocházející z dronů drželi své vlastní proti úrodným protějškům a otřeli o jedno sterilní vajíčko za každé životaschopné vajíčko produkované divokým samcem. Bouyer je optimistický, že s více finaglingem, čísla budou i nadále stoupat.
V tak rané fázi je obtížné posoudit dlouhodobý dopad těchto neplodných hmyzích blesků. Ale epidemie zasáhla, když je nejméně očekáváte - a ochrana proti hmyzu spočívá v tom, že se v pupenu oškubá nemoc. WeRobotics a IAEA již plánují další zkoušky v nadcházejících měsících a letech. Mezitím Germann a jeho tým pracují na zvýšení kapacity každého dronu a minimalizaci úmrtnosti komárů. Vědci nakonec doufají, že předají lepší verzi své technologie místním odborníkům prostřednictvím intenzivního školicího programu, který vytvoří udržitelný a soběstačný systém rozptylu. Do roku 2020 plánuje WeRobotics celosvětově asi 30 dispečerských stanic.
"Nejsme jen na házení technologie do problému - to nemá dopad, " říká spoluzakladatel WeRobotics Patrick Meier. "Drony by v tomto příběhu měly být hrdiny." Ne západní organizace. “
Jak technologie pokračuje, může se otevřít ještě více dveří. V boji proti hmyzu nesoucímu nemoci nejsou drony dobré pouze pro šíření škůdců. Bezpilotní letouny již byly použity k mapování míst rozmnožování komárů - které jsou těžkopádné na místě a sledovat pouhým okem - což vědcům umožňuje snadněji studovat chování a rozptyl moskytů. Kromě toho jsou drony z jejich vznešeného hlediska vynikajícím nástrojem pro postřik insekticidů.
Adams, který studuje reprodukční chování komárů Anopheles, které mohou nést parazity způsobující malárii , je pod dohledem výzkumného pracovníka infekčních chorob Flaminia Catteruccia dokonce i v oblasti robotů, které trápí komáry. Drony rozhodně nejsou druhově specifické a Bouyer, Germann a Meier jsou optimističtí, aby Anopheles a další komáři mohli být v budoucnu životaschopnými kandidáty na šíření.
Ve skutečnosti, co se týče komárů Anopheles, říká Adams, drony by mohly být ještě víc požehnáním. Anopheles nejsou letargické hrudky jako jejich bratranci Aedes . Airdropping tyto monitory malárie mohlo by to být více za vaše peníze, protože méně komárů může pokrýt větší geografickou oblast.
A co víc, existují důkazy, že většina Anopheles (a některé Aedes ) ženy jsou velmi monogamní; ve skutečnosti, pro dámy některých druhů Anopheles, volba partnera je doslovné rozhodnutí jednou za život. A hormonální a behaviorální výzkum ve skupině Catteruccia a dalších ukázal, že i v roji páření komárů je hrstka fešků neúměrně úspěšná. To znamená několik věcí: Za prvé, většina mužských komárů bohužel zemře panny. Zadruhé, a možná ještě důležitější je, že ženy se pravděpodobně dostanou do nějakého ukazatele mužského machisma, když procházejí davem. Někdy Adams říká, že vědci mohou být schopni přivést samičky komárů k upřednostňování sterilních samců před plodnými, pokud budou mít vhodné pobídky.
V rámci přípravy na své zkoušky chovali vědci IAEA v laboratořích stovky tisíc komárů Aedes aegypti . (WeRobotics) Sterilní technika hmyzu je však pouze jednou z mnoha strategií, pomocí nichž je možné zacílit na reprodukční cyklus těchto krvežíznivých chyb. A ačkoli to bylo v mnoha kontextech vysoce efektivní, tato strategie není bez jeho nedostatků.
"Jedním z největších problémů je, že to není samoobslužné, " vysvětluje Adams. "Často nakonec potřebuješ více komárů, než si myslíš."
Pro jednu věc by bylo zřízení tohoto laboratorního šlechtitelského a sterilizačního centra po celém světě impozantní. Během jejich malého, jediného komunitního procesu v Brazílii, WeRobotics a IAEA chovali více než 700 000 komárů - počet, který by musel být nesmírně rozšířen, aby vyhověl i zlomku celosvětové potřeby. Navíc izolace populace pouze pro muže za účelem sterilizace a uvolnění není tak snadná, jak to zní, a chyby mohou být velmi nákladné. Ženy jsou krvežíznivci parta - a tedy vyslanci nemoci. Adams řekl, že náhodné propuštění populace, která je dokonce 1 procenta ženy, by mohlo ve skutečnosti zhoršit epidemii.
Naštěstí existuje mnoho alternativ. Jednou z možností je výroba komárů, které mohou předávat smrtelné geny jejich potomkům - další forma záludné antikoncepce. Tato technologie může být obzvláště výkonná, když je zkonstruována společně s „genovou jednotkou“ - v podstatě genetický prvek, který posiluje jeho cestu do všech potomků, bez ohledu na to, který rodič má tuto vlastnost. Genové jednotky se tak šíří po populacích rychleji, což je činí účinnějšími než strategie, jako je technika sterilního hmyzu: Menší počet hmyzu může ovládat divokou populaci, což poněkud uvolňuje potřebu hromadné produkce komárů.
Jedním z obav, které někteří vědci v posledních letech vznesli, je to, že cílem několika z těchto metod je zcela zničit určité druhy komárů. A zánik související s chorobou nebo ne, zánik je zánik.
Ale kolem nebe se potuluje kolem 3 500 druhů komárů - a mnoho z nich má překrývající se ekologické funkce, říká Adams. „Eliminace jednoho druhu komára nemusí mít nutně obrovské důsledky pro životní prostředí, vzhledem k tomu, že jich jsou tisíce, “ vysvětluje. "Ale samozřejmě bychom měli postupovat opatrně."
Jednou alternativou k genocidě out-and-out je zavedení imunity proti parazitům nebo virům do populace komárů. Ve spojení s genovými jednotkami by tato technologie mohla potenciálně vytvořit trvalý počet hmyzů, které mohou volně dodávat krev do obsahu svých srdcí - a blaženě bez nemocí.
Tyto metody samozřejmě také nejsou spolehlivé. Stejně jako bakterie, viry a paraziti vyvíjejí odolnost vůči drogám, komáři mohou mutovat cestu ven z genových jednotek a jiných typů manipulace s DNA. I když se to stane při nízkých rychlostech, jeden jednotlivec by mohl rychle šířit své genetické škytavky na budoucí generace, což by znamenalo zbytečné roky úsilí.
Bouyer poukazuje na to, že neštěstí s mutacemi lze obejít tím, že se spoléháme na původní techniku sterilního hmyzu založenou na ozáření: Není snadné najít genetické řešení neplodnosti sexuálního partnera. Navíc, i když se po desetiletí používají sterilní hmyzí techniky, dodává, sofistikované a invazivní genetické modifikace mohou na cestě k komercializaci narazit na další překážky, vzhledem k přísným předpisům o GMO, které existují v mnoha zemích.
Žádná jediná strategie kontroly komárů nebude pravděpodobně samoobslužná. Bouyer však tvrdí, že v budoucnu by některé z těchto technik mohly být použity efektivně v kombinaci. Stejně jako v případě léků a jiných drog je pro obyvatelstvo mnohem těžší vyvinout odpor, když bojuje s několika odpůrci najednou.
V každém případě je Meier nadšený možností nových cestujících pro Air Mosquito. "Jsme jen limuzína, " říká se smíchem. "Ať už komáři chodí do limuzíny, záleží na jiných odbornících." Na našem konci, dokud budou komáři, bude kapka fungovat - bez ohledu na to, jak byly upraveny. “
