En tidlig forårsmorgen svævede en brummende drone over en lille by i Bahia, Brasilien. Tre hundrede meter over jorden klikkede en lille dåse op og skubbede indholdet ud i mundingen på frigørelsesmekanismen nedenfor. Et øjeblik var der tavshed. Derefter strakte en sværm af myg, frisk vågnede af iskald søvn, deres vinger og tog flyvning.
Hver prøve var mandlig, enkelt og klar til at blande sig - og hvis alt gik som planlagt, ville den summende horde af ivrige jomfruer stadigt infiltrere den lokale mygbestand, sammen med tusinder af heldige damer i de kommende dage.
I betragtning af at der er omkring 100 myggearter, der bærer dødbringende humane patogener - inklusive parasitter, der forårsager malaria, samt Zika-, dengue- og West Nile-vira - kan dette lyde som den forfærdelige start på en apokalyptisk science fiction-film à la Outbreak . Men det er tværtimod modsat: Myggen, der er løsrevet i dette eksperiment, er muligvis nogle af de bedste våben mod spredning af infektionssygdom.
I de sidste to år har et team af videnskabsmænd og ingeniører fra WeRobotics og Det Internationale Atomenergiorganisation (IAEA) testet nye måder at sprede sterile mandlige myg i regioner, hvor disse dødbringende sygdomme løber ud. Forskernes første dronebaserede prøvekørsel, der blev foretaget dette forår forår i Brasilien, gav lovende resultater, og de er allerede klar til mere.
”Dette er et rigtig spændende skridt fremad, ” siger Kelsey Adams, en myggenbiolog ved Harvard School of Public Health, som ikke er tilknyttet arbejdet. "Med innovative teknikker som disse kan vi udvide de områder, som vi frigiver [modificerede myg]."
Slutmålet er simpelt: Fylde frugtbare hanner med sortejere, og se antallet af potentielle sygdomsbærende myg springe ned. Denne såkaldte sterile insektteknik har allerede givet succes i landbrugsskadedyr som frugtfluer og i andre bugs, der færger sygdom fra person til person, såsom tsetse fluer. Anvendelse af teknologien i myg er imidlertid et noget nyere fænomen.
Når det kommer til det, er den sterile insektteknik et spil med tal. Vilde bestande skal oversvømmes med lab-dyrkede mudder, undertiden i forhold op til 10 eller flere sterile hanner for hver frugtbar lokal. Og engangsdumping vil ikke gøre det trick: En region skal oversvømmes igen og igen, indtil populationer af indfødte myg er drevet ned til ubetydelige niveauer (og selv da kan det forblive en grim træning i vedligeholdelse). Hvad mere er, nogle myggearter, inklusive Aedes aegypti- myg, der overfører Zika, dengue og gul feber, er klassiske sofapoteter, som ofte rejser ikke mere end et par hundrede meter i livet. Dette øger vanskeligheden med at sikre bred dækning yderligere.
Myg kan nu opdrættes og steriliseres masse i en række laboratoriemiljøer - en hurtig stråling er nok til at skade insektens sædceller alvorligt. Imidlertid er processen med sikkert at pakke, transportere og levere disse sterile soldater til de steder, hvor de vil gøre deres beskidte arbejde, dets egen hindring. Hidtil har de fleste bestræbelser involveret menneskelig drevet jordudladning fra køretøjer - men ujævne lastbilkørsler på uafsluttede veje stormer uundgåeligt deres dyrebare last, og mange regioner, der er fyldt med sygdom, er utilgængelige i bil.
I stedet ser forskere nu skyet ud.
”Droner er virkelig en spiludskifter, ” siger Jürg Germann, WeRobotics 'hovedingeniør.
Teknologien er overraskende allestedsnærværende: For et par tusind dollars kan droner købes og omdannes til mygchauffeere. Sammenlignet med uklare biler er droner mindst fem til 10 gange mere effektive til at sprede myg, siger Germann. Desuden er droner aerodynamiske, genanvendelige og fuldstændig ubesværet af veje (eller mangel på sådanne). Hvor end der er himmel, kan en drone gå med dvale myg på slæb.
Tidligere arbejde med frugtfluer har brugt fly i højde. Men i modsætning til fly, kan droner flyve lavt til jorden, hvilket sikrer mere præcision og kontrol - og minimerer de skader, der er skrøbelige bugs, der muligvis kan opretholdes, når de er hvælvet fra fartøjet. Bedst af alt er, at droner ikke har behov for fejlagtige piloter: Forskerne kan sætte deres kursus hjemme og bølge farvel.
Kommercielt tilgængelig drone kan ko-optes til "myglimoer", som WeRobotics-medstifter Patrick Meier kærligt henviser til dem og bærer 50.000 myg på én gang. (WeRobotics) Efter et års prototyper tog WeRobotics og IAEA deres indsats ind på området. De satte først og fremmest deres syn på Brasilien, hvor en Zika-epidemi, spredt af Aedes aegypti- myg, førte til tusinder af fødselsdefekter i 2015 og 2016.
I løbet af tre forsøg spredte forskerne i alt 284.200 sterile mandlige Aedes aegypti- myg rundt i det brasilianske samfund Carnaíba do Sertão i marts i år. Da dronerne flyver i fuld hastighed, var forskerne i stand til at dække tusinder af kvadratmeter på få minutter - og over 90 procent af de lukkede myg så ud til at klæbe landing.
Det at overleve det farlige dråbe var bare begyndelsen - men IAEA-mygsexpert Jérémy Bouyer var glad for at se, at disse droneafledte dudes holdt deres egne mod deres frugtbare kolleger og fader omkring et sterilt æg til hvert levedygtigt æg produceret af en vild mand. Bouyer er optimistisk med, at antallet med mere finagling fortsætter med at stige.
På et så tidligt tidspunkt er det udfordrende at vurdere langtidsvirkningen af disse infertile insektblitz. Men epidemier rammer, når du mindst forventer dem - og insektbekæmpelse handler om at nippe sygdom i knoppen. WeRobotics og IAEA planlægger allerede flere forsøg i de kommende måneder og år. I mellemtiden arbejder Germann og hans team med at øge hver drones kapacitet og minimere myggedødelighed. Til sidst håber forskerne at videregive en bedre version af deres teknologi til lokale eksperter gennem et intensivt træningsprogram, der skaber et bæredygtigt og selvforsynende spredningssystem. I 2020 planlægger WeRobotics at have omkring 30 drone-ekspeditionsstationer over hele verden.
”Vi er ikke bare ude af at kaste teknologi på problemet - det har ikke indflydelse, ” siger WeRobotics medstifter Patrick Meier. ”Dronerne skal være heltene i denne historie. Ikke de vestlige organisationer. ”
Når teknologien fortsætter med at skride frem, kan der muligvis åbnes flere døre. I kampen mod sygdomsbærende insekter er droner ikke gode til bare at forplantes pakker med skadedyr. Ubemandede fly er allerede blevet brugt til at kortlægge myggeavlsteder - som er besværlige at se og spore med det blotte øje - hvilket gør det muligt for forskere lettere at studere mygeatfærd og spredning. Desuden er droner fra deres høje udsigtspunkt et fremragende redskab til sprøjtning af insekticider.
Selv inden for rammerne af myggedoner, er der yderligere plads til vækst, siger Adams, der studerer reproduktionsadfærden hos Anopheles- myg, der kan bære parasitter, der forårsager malaria , under opsyn af infektionssygdomsforsker Flaminia Catteruccia. Dronerne er bestemt ikke artsspecifikke, og Bouyer, Germann og Meier er optimistiske over, at Anopheles og andre myg kunne være levedygtige kandidater til formidling i fremtiden.
Faktisk, når det kommer til Anopheles- myg, siger Adams, kunne droner være endnu mere velsignende. Anopheles er ikke sløv klumper som deres Aedes fætter. Luftdropper disse malaria-mongers kunne være mere bang for dit sorteper, fordi færre myg kan dække et større geografisk område.
Der er desuden bevis på, at de fleste kvinder af Anopheles (og nogle Aedes ) stort set er monogame; faktisk for kvinder af nogle Anopheles- arter er valg af mate en bogstavelig beslutning en gang i livet. Og hormonel og adfærdsmæssig forskning i Catteruccias gruppe og andre har vist, at selv i en sverm af parring af myg er en håndfuld af hunks uforholdsmæssigt vellykket. Dette betyder et par ting: For det første dør de fleste mandlige myg desværre jomfruer. For det andet, og måske mere vigtigt, er kvinder sandsynligvis en indikator for mandlig machismo, når de kører sig igennem mængden. En dag, siger Adams, kan videnskabsmænd muligvis gå i gang med kvindelige myg til at foretrække sterile mænd frem for frugtbare, i betragtning af de rigtige incitamenter.
Som forberedelse til deres forsøg opdretter IAEA-forskere hundreder af tusinder af Aedes aegypti- myg i laboratorier. (WeRobotics) Men steril insektteknik er kun en af mange strategier, hvorpå man kan målrette mod reproduktionscyklussen af disse blodtørstige bugs. Og selvom det har været meget effektivt i mange sammenhænge, er denne strategi ikke uden dens ulemper.
”Et af de største problemer er, at det ikke forudser sig selv, ” forklarer Adams. ”Man ender ofte med at have flere myg, end man skulle tro.”
For det første ville etablering af dette laboratorieopdræt og steriliseringscentre over hele verden være en formidabel bedrift. I løbet af deres lille forsøg med én enkelt samfund i Brasilien opdrættede WeRobotics og IAEA over 700.000 myg - et antal, der måtte opskaleres enormt for at imødekomme endda en brøkdel af det globale behov. Derudover er det ikke så nemt at isolere en population, der kun er mænd, for sterilisering og frigivelse, og fejl kan være ekstremt dyre. Kvinder er blodsugerne af flokken - og dermed sygdommens udsendinge. Den utilsigtede frigivelse af en befolkning, der er endda 1 procent kvindelig, kunne faktisk forværre en epidemi, siger Adams.
Heldigvis findes der mange alternativer. Én mulighed involverer fremstilling af myg, der kan overføre dødbringende gener til deres afkom - en anden form for lusk fødselskontrol. Denne teknologi kan være særlig kraftfuld, når den er konstrueret sammen med et "gendrev" - væsentligt et genetisk element, der styrker vej ind i alle afkom, uanset hvilken forælder, der bærer træk. Gendrev spredes således gennem populationerne med en hurtigere hastighed, hvilket gør dem mere effektive end strategier som den sterile insektteknik: Et mindre antal insekter kan dominere en vild befolkning, hvilket lidt lindrer behovet for masse mygproduktion.
En bekymring, som nogle forskere har rejst i de senere år, er, at flere af disse metoder har til formål at udslette visse myggearter fuldstændigt. Og sygdomsrelateret eller ej, en udryddelse er en udryddelse.
Men omkring 3.500 myggearter strejfer om himlen - og mange af dem har overlappende økologiske funktioner, siger Adams. ”At eliminere en myggeart vil ikke nødvendigvis have enorme miljømæssige konsekvenser, i betragtning af at der er tusinder af dem, ” forklarer hun. ”Men selvfølgelig skal vi stadig fortsætte med forsigtighed.”
Et alternativ til ud-og-ud folkedrab er at indføre immunitet mod parasitter eller vira i en mygpopulation. Sammen med gendrev kan denne teknologi potentielt skabe en varig afstamning af insekter, der er frie til at støtte blod til deres hjerter indhold - og salig fri for sygdom.
Naturligvis er disse metoder heller ikke idiotsikre. Ligesom bakterier, vira og parasitter udvikler resistens over for medikamenter, kan myg mutere vej ud af gendrev og andre typer DNA-manipulationer. Selv hvis det sker i lave priser, kunne en enkelt person hurtigt udbrede sine genetiske hikke til fremtidige generationer og fortryde års indsats.
Bouyer påpeger, at uheld med mutationer kan omgås ved at stole på den oprindelige bestrålingsbaserede sterile insektteknik: Det er ikke let at finde en genetisk løsning på en seksuel partners infertilitet. Selvom sterile insektteknikker har været brugt i årtier, tilføjer han, kan sofistikerede og invasive genetiske modifikationer muligvis støde på flere hindringer på vejen til kommercialisering i betragtning af de strenge GMO-regler, der findes i mange lande.
Ingen enkelt mygbekæmpelsesstrategi vil sandsynligvis være et universalmiddel på egen hånd. Bouyer siger imidlertid, at nogle af disse teknikker i fremtiden kunne bruges effektivt i kombination. Som det er tilfældet med medicin og andre stoffer, er det langt sværere for en befolkning at udvikle resistens, når den kæmper mod flere modstandere på én gang.
Under alle omstændigheder er Meier begejstret for muligheden for nye passagerer til Air Mosquito. ”Vi er bare limousinen, ” siger han med en latter. ”Uanset hvad myg går ind i limousinen er det op til andre eksperter. Efter vores ende, så længe der er myg, vil [drop] virke - uanset hvordan de er blevet ændret. ”
