En tidlig vårmorgen svevde en brummende drone over en liten by i Bahia, Brasil. Tre hundre meter over bakken klikket en liten dunk åpen og kastet innholdet ut i munnen på frigjøringsmekanismen nedenfor. Et øyeblikk var det stillhet. Deretter strakk en sverm av mygg, frisk våknet fra iskald søvn, vingene og tok fly.
Hvert eksemplar var mannlig, enkelt og klart til å blande seg - og hvis alt gikk som planlagt, ville den summende horden av ivrige jomfruer stadig infiltrere den lokale myggbestanden, sammen med tusenvis av heldige damer i dagene som kommer.
Tatt i betraktning at det er rundt 100 myggarter som bærer dødelige menneskelige patogener - inkludert parasitter som forårsaker malaria, samt Zika-, dengue- og West Nile-virus - kan dette høres ut som den grufulle starten på en apokalyptisk science fiction-film à la Outbreak . Men det er helt motsatt: Myggene som slippes løs i dette eksperimentet, kan være noen av de beste våpnene mot spredning av smittsom sykdom.
I løpet av de siste to årene har et team av forskere og ingeniører fra WeRobotics og International Atomic Energy Agency (IAEA) testet nye måter å spre sterile mannlige mygg til regioner der disse dødelige sykdommene løper. Forskernes første dronebaserte prøvekjøring, gjennomført i løpet av våren i Brasil, ga lovende resultater, og de er allerede i gang med mer.
"Dette er et veldig spennende skritt fremover, " sier Kelsey Adams, en myggbiolog ved Harvard School of Public Health, som ikke er tilknyttet arbeidet. "Med innovative teknikker som disse, kan vi utvide områdene vi frigjør [modifiserte mygg] i."
Endemålet er enkelt: Folkemasse ut fruktbare hanner med evdinger, og se på antall potensielle sykdomsbærende mygg stuper. Denne såkalte sterile insektteknikken har allerede gitt suksess i jordbruksskadedyr som fruktfluer, og i andre avlyttinger som ferger sykdom fra person til person, for eksempel tsetse-fluer. Bruk av teknologien i mygg er imidlertid et noe nyere fenomen.
Når det kommer til stykket, er den sterile insektteknikken et spill med tall. Ville bestander må oversvømmes med labyrkesvoksne duds, noen ganger i forhold til 10 eller flere sterile hanner for hver fruktbar lokal. Og engangsdumping vil ikke gjøre susen: En region må oversvømmes igjen og igjen, inntil bestander av innfødte mygg er drevet ned til ubetydelige nivåer (og selv da kan det forbli en latterlig øvelse i vedlikehold). Dessuten er noen myggarter, inkludert Aedes aegypti- mygg som overfører Zika, dengue og gul feber, klassiske sofapoteter, som ofte ikke reiser mer enn et par hundre meter i løpet av livet. Dette øker vanskelighetsgraden med å sikre bred dekning.
Mygg kan nå avles og steriliseres masse i en rekke laboratoriemiljøer - en rask stråling er nok til å skade insektsædene alvorlig. Prosessen med å trygt pakke, transportere og levere disse sterile soldatene til stedene hvor de vil gjøre sitt skitne arbeid, er det sitt eget hinder. De fleste anstrengelser så langt har involvert menneskelig drevet bakkeutslipp fra kjøretøy - men ujevn lastebilkjøring på uferdige veier kaster uunngåelig sin dyrebare last, og mange regioner som er sydd av sykdommer er utilgjengelige med bil.
I stedet ser forskere nå mot himmelen.
"Droner er virkelig en spillveksler, " sier Jürg Germann, WeRobotics 'hovedingeniør.
Teknologien er overraskende allestedsnærværende: For noen få tusenlapper kan droner kjøpes og transformeres til myggsjauffeere. Sammenlignet med klumpete biler, er droner minst fem til ti ganger mer effektive til å spre mygg, sier Germann. Dessuten er droner aerodynamiske, gjenbrukbare og fullstendig ubehagelige av veier (eller mangel på slike). Uansett hvor det er himmel, kan en drone gå, med dvale mygg på slep.
Tidligere arbeid med fruktfluer har brukt høydefly. Men i motsetning til fly, kan droner fly lavt til bakken, noe som sikrer mer presisjon og kontroll - og minimerer skadelige skjøre feil kan opprettholdes når de er hvelvet av fartøyet. Det beste av alt er at droner ikke har behov for feilutsatte piloter: Forskerne kan sette kurs på hjemmebasen og vinke farvel.
Kommersielt tilgjengelig drone kan ko-optes til "mygglimoer", som WeRobotics medgründer Patrick Meier kjærlig henviser til dem, og bærer 50 000 mygg på en gang. (WeRobotics) Etter et år med prototyper tok WeRobotics og IAEA sin innsats inn i feltet. De siktet først på Brasil, der en Zika-epidemi, spredt av Aedes aegypti- mygg, førte til tusenvis av fødselsskader i 2015 og 2016.
I løpet av tre forsøk spredte forskerne totalt 284.200 sterile mannlige Aedes aegypti- mygg rundt det brasilianske samfunnet Carnaíba do Sertão i mars i år. Da dronene flyr i full fart, klarte forskerne å dekke tusenvis av kvadratmeter på få minutter - og over 90 prosent av de lufttørkede myggene så ut til å stikke landingen.
Å overleve den farefulle dråpen var bare begynnelsen - men IAEA-myggeksperten Jérémy Bouyer var glade for å se at disse drone-avledede dudene holdt sin egen mot sine fruktbare kolleger, og ga far til ett sterilt egg for hvert levedyktig egg produsert av en vill mann. Bouyer er optimistisk med at tallene vil fortsette å klatre med mer finurling.
På et så tidlig tidspunkt er det utfordrende å vurdere langtidsvirkningen av disse infertile insektblitzene. Men epidemier rammer når du minst venter dem - og insektkontroll handler om å nippe sykdom i knoppen. WeRobotics og IAEA planlegger allerede flere studier i månedene og årene som kommer. I mellomtiden jobber Germann og teamet hans med å øke hver drones kapasitet og minimere myggdødeligheten. Etter hvert håper forskerne å overføre en bedre versjon av teknologien sin til lokale eksperter gjennom et intensivt opplæringsprogram, og skape et bærekraftig og selvforsynende spredningssystem. I 2020 planlegger WeRobotics å ha omtrent 30 drone-utsendelsesstasjoner over hele verden.
"Vi er ikke bare ute etter å kaste teknologi på problemet - det har ingen innvirkning, " sier WeRobotics medgründer Patrick Meier. “Dronene skal være heltene i denne historien. Ikke de vestlige organisasjonene. ”
Når teknologien fortsetter å utvikle seg, kan det hende at flere dører åpnes. I kampen mot sykdomsbærende insekter er droner ikke bra for bare å forplante pakker med skadedyr. Ubemannede fly har allerede blitt brukt til å kartlegge myggavlssteder - som er tungvint å oppdage og spore med det blotte øye - slik at forskere lettere kan studere myggatferd og spredning. I tillegg, fra deres høye utsiktspunkt, er droner et utmerket verktøy for sprøyting av insektmidler.
Selv innenfor omfanget av myggdoterende droner, er det ekstra rom for vekst, sier Adams, som studerer reproduksjonsatferden til Anopheles- mygg, som kan bære parasitter som forårsaker malaria , under tilsyn av smittsom sykdomsforsker Flaminia Catteruccia. Dronene er absolutt ikke artsspesifikke, og Bouyer, Germann og Meier er optimistiske over at Anopheles og andre mygg kan være levedyktige kandidater for formidling i fremtiden.
Når det gjelder Anopheles- mygg, sier Adams, kan droner faktisk være en mer velsignelse. Anopheles er ikke sløv klumper som Aedes fettere. Luftdropp disse malaria-mongers kan være mer ujevn for pengene, fordi færre mygg kan dekke et større geografisk område.
Dessuten er det bevis på at de fleste kvinnene i Anopheles (og noen Aedes ) stort sett er monogame; faktisk for kvinnene til noen Anopheles- arter er kameratvalg en bokstavelig avgjørelse en gang i livet. Og hormonell og atferdsundersøkelse i Catteruccias gruppe og andre har vist at selv i en sverm av parring av mygg er en håndfull av hunks uforholdsmessig vellykket. Dette betyr et par ting: For det første vil de fleste mannlige mygg, dessverre, dø jomfruer. For det andre, og kanskje enda viktigere, er det sannsynlig at kvinner antyder noen indikator på mannlig machismo når de kommer seg gjennom mengden. En dag, sier Adams, kan forskere kanskje være i stand til å gjette kvinnelige mygg til å foretrekke sterile menn fremfor fruktbare, gitt de rette insentivene.
Som forberedelse til forsøkene sine oppdrettet IAEA-forskere hundretusener av Aedes aegypti- mygg i laboratorier. (WeRobotics) Men steril insektteknikk er bare en av mange strategier for å målrette reproduksjonssyklusen til disse blodtørstige bugs. Og selv om det har vært svært effektivt i mange sammenhenger, er ikke denne strategien uten sine ulemper.
"Et av de største problemene er at det ikke forevrer seg selv, " forklarer Adams. "Du ender ofte opp med å trenge flere mygg enn du trodde."
For en ting, det å etablere dette laboratorieavls- og steriliseringssenter over hele verden ville være en formidabel bragd. Under den lille rettssaken med ett samfunn i Brasil, opprettholdt WeRobotics og IAEA over 700 000 mygg - et antall som måtte oppskaleres enormt for å dekke enda en brøkdel av det globale behovet. I tillegg er det ikke så enkelt å isolere en mannlig populasjon for sterilisering og frigjøring, og feil kan være ekstremt kostbart. Kvinner er blodsugerne av gjengen - og dermed utsagnene av sykdom. En utilsiktet utgivelse av en befolkning som til og med er 1 prosent kvinne, kan faktisk forverre en epidemi, sier Adams.
Heldigvis finnes det mange alternativer. Et alternativ innebærer å fremstille mygg som kan overføre dødelige gener til deres avkom - en annen form for lurvende prevensjon. Denne teknologien kan være spesielt kraftig når den er konstruert ved siden av en ”gendrift” - essensielt, et genetisk element som styrker seg inn i alle avkom, uansett hvilken forelder som har egenskapen. Gendrivene spredte seg dermed gjennom bestander med en akselerert hastighet, noe som gjør dem mer effektive enn strategier som den sterile insektteknikken: Et mindre antall insekter kan dominere en vill bestand, noe som avlaster behovet for masse myggproduksjon.
En bekymring som noen forskere har reist de siste årene, er at flere av disse metodene tar sikte på å utslette visse arter av mygg. Og sykdomsrelatert eller ikke, en utryddelse er en utryddelse.
Men rundt 3500 myggarter strever rundt himmelen - og mange av dem har overlappende økologiske funksjoner, sier Adams. "Å eliminere en myggart vil ikke nødvendigvis ha store miljømessige konsekvenser, med tanke på at det er tusenvis av dem, " forklarer hun. "Men selvfølgelig, vi bør fortsatt fortsette med forsiktighet."
Et alternativ til ut-og-ut folkemord er å introdusere immunitet mot parasitter eller virus i en myggpopulasjon. Kombinert med genstasjoner, kan denne teknologien potensielt skape en varig avstamning av insekter som kan frigjøre blod til deres hjerte innhold - og salig sykdomsfritt.
Selvfølgelig er disse metodene ikke idiotsikre heller. Akkurat som bakterier, virus og parasitter utvikler resistens mot medikamenter, kan mygg mutere seg ut av genstasjoner og andre typer DNA-manipulasjoner. Selv om det skjer til lave priser, kan et individ raskt forplante sine genetiske hikke til fremtidige generasjoner, og å gjøre om mange års innsats.
Bouyer påpeker at ulykker med mutasjoner kan omgås ved å stole på den opprinnelige bestrålingsbaserte sterile insektteknikken: Det er ikke lett å finne en genetisk løsning for en seksuell partners infertilitet. I tillegg til steril insektteknikk har vært brukt i flere tiår, legger han til, sofistikerte og invasive genetiske modifikasjoner kan støte på flere hindringer på veien mot kommersialisering, gitt de strenge GMO-forskriftene som finnes i mange land.
Ingen eneste myggkontrollstrategi vil sannsynligvis være et universalmiddel på egen hånd. Imidlertid sier Bouyer at i fremtiden kan noen av disse teknikkene brukes effektivt i kombinasjon. Som tilfellet er med medisiner og andre medikamenter, er det langt vanskeligere for en befolkning å utvikle motstand når den kjemper mot flere motstandere samtidig.
I alle fall er Meier begeistret for muligheten for nye passasjerer for Air Mosquito. "Vi er bare limousinen, " sier han med en latter. Uansett hvilke mygg som går inn i limousinen, er det opp til andre eksperter. På vår slutt, så lenge det er mygg, vil [dråpen] virke - uansett hvordan de har blitt endret. ”
