خبر های ویژه
4 اسفند 1403
کشتن حشرات از طریق ارتباط جنسی می‌تواند آفات حامل بیماری و آسیب‌رسان به محصولات را کنترل کند
بیل سالیوان، استاد میکروبیولوژی و ایمونولوژی، دانشگاه ایندیانا
حشرات بیش از خراب کردن یک تفریح در فضای آزاد ضرر می‌رسانند. برخی حشرات بیماری‌های ویرانگری را منتقل می‌کنند، در حالی که برخی دیگر خسارات اقتصادی قابل‌توجهی به کشاورزی وارد می‌کنند. برای کنترل برخی از این آفات، دانشمندان نرهایی را رشد می‌دهند که رابطه جنسی را به یک رویداد مرگبار تبدیل می‌کنند. مخاطرات بالاست. پشه‌ها ویروس‌هایی مانند دنگی، نیل غربی و زیکا و همچنین انگل‌هایی که باعث مالاریا می‌شوند را منتقل می‌کنند. محققان تخمین می‌زنند که پشه‌ها در مجموع باعث مرگ 52 میلیارد نفر شده‌اند - تقریباً نیمی از کل انسان‌هایی که تاکنون زندگی کرده‌اند. حشرات دیگر به محصولات کشاورزی آسیب‌های بزرگی وارد می‌کنند و تأمین غذا را به خطر می‌اندازند و قیمت‌ها را بالا می‌برند. طبق گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، 20 تا 40 درصد تولید جهانی محصولات کشاورزی سالانه به دلیل آفات از بین می‌رود که هزینه‌ای بالغ بر 70 میلیارد دلار آمریکا دارد. سموم دفع آفات خط مقدم دفاع در برابر حشرات بوده‌اند، اما بسیاری از حشرات در برابر این مواد شیمیایی مقاوم شده‌اند. برخی سموم می‌توانند بدون تبعیض حشرات مفید را از بین ببرند، به محیط زیست آسیب برسانند و سلامت انسان و حیوانات را به خطر اندازند. برخی محققان نگرانند که سموم خاصی ممکن است باعث سرطان شوند یا اثرات مخربی بر سیستم عصبی و غدد درون‌ریز انسان داشته باشند.
تبریز امروز:
حشرات بیش از خراب کردن یک تفریح در فضای آزاد ضرر می‌رسانند. برخی حشرات بیماری‌های ویرانگری را منتقل می‌کنند، در حالی که برخی دیگر خسارات اقتصادی قابل‌توجهی به کشاورزی وارد می‌کنند. برای کنترل برخی از این آفات، دانشمندان نرهایی را رشد می‌دهند که رابطه جنسی را به یک رویداد مرگبار تبدیل می‌کنند.
مخاطرات بالاست. پشه‌ها ویروس‌هایی مانند دنگی، نیل غربی و زیکا و همچنین انگل‌هایی که باعث مالاریا می‌شوند را منتقل می‌کنند. محققان تخمین می‌زنند که پشه‌ها در مجموع باعث مرگ 52 میلیارد نفر شده‌اند - تقریباً نیمی از کل انسان‌هایی که تاکنون زندگی کرده‌اند.
حشرات دیگر به محصولات کشاورزی آسیب‌های بزرگی وارد می‌کنند و تأمین غذا را به خطر می‌اندازند و قیمت‌ها را بالا می‌برند. طبق گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، 20 تا 40 درصد تولید جهانی محصولات کشاورزی سالانه به دلیل آفات از بین می‌رود که هزینه‌ای بالغ بر 70 میلیارد دلار آمریکا دارد.
سموم دفع آفات خط مقدم دفاع در برابر حشرات بوده‌اند، اما بسیاری از حشرات در برابر این مواد شیمیایی مقاوم شده‌اند. برخی سموم می‌توانند بدون تبعیض حشرات مفید را از بین ببرند، به محیط زیست آسیب برسانند و سلامت انسان و حیوانات را به خطر اندازند. برخی محققان نگرانند که سموم خاصی ممکن است باعث سرطان شوند یا اثرات مخربی بر سیستم عصبی و غدد درون‌ریز انسان داشته باشند.
من یک محقق میکروبیولوژی هستم که بیماری‌های عفونی را مطالعه می‌کنم. راه‌حل‌های جدیدی که به انسان و محیط زیست آسیبی نمی‌رسانند و برای کنترل حشرات حامل بیماری و آفات کشاورزی طراحی شده‌اند، می‌توانند باعث شوند افراد کمتری به بیماری‌های خطرناک مبتلا شوند. در چند سال گذشته، رویکردهای متنوع مهندسی ژنتیک به عنوان تاکتیک‌های امیدوارکننده‌ای برای مبارزه با حشرات مشکل‌ساز ظهور کرده‌اند.
حشرات اصلاح‌شده ژنتیکی
برای اجتناب از مشکلات مرتبط با سموم دفع آفات، دانشمندان رویکردهای جدیدی ابداع کرده‌اند که حشرات را به صورت ژنتیکی تغییر می‌دهند تا جمعیت آن‌ها کاهش یابد یا توانایی انتقال بیماری را از دست بدهند - استراتژی‌ای که به کنترل زیستی ژنتیکی معروف است.
کنترل زیستی ژنتیکی شامل اصلاح ژنتیکی حشرات برای کاهش جمعیت آن‌هاست.
ایده سرکوب جمعیت حشرات با پر کردن آن با نرهای عقیم دهه‌هاست که وجود دارد. از دهه 1950، دانشمندان از پرتوها برای ایجاد پشه‌های نر عقیم استفاده می‌کردند. این نرهای عقیم با ماده‌ها جفت‌گیری می‌کنند اما فرزندی تولید نمی‌کنند. از آنجا که ماده‌ها درگیر جفت‌گیری‌های غیرمولد زیادی می‌شوند، جمعیت کلی کاهش می‌یابد.
ایده سرکوب جمعیت حشرات با پر کردن آن با نرهای عقیم دهه‌هاست که وجود دارد. از دهه 1950، دانشمندان از پرتوها برای ایجاد پشه‌های نر عقیم استفاده می‌کردند. این نرهای عقیم با ماده‌ها جفت‌گیری می‌کنند اما فرزندی تولید نمی‌کنند. از آنجا که ماده‌ها درگیر جفت‌گیری‌های غیرمولد زیادی می‌شوند، جمعیت کلی کاهش می‌یابد.
در دو دهه گذشته، مهندسی ژنتیک برای وارد کردن ژن‌های کشنده غالب به جمعیت حشرات استفاده شده است. در این رویکرد، فرزندان نرهای اصلاح‌شده ژنتیکی ژنی را به ارث می‌برند که آن‌ها را پیش از رسیدن به سن تولیدمثل می‌کشد. یک آزمایش میدانی در برزیل نشان داد که این استراتژی جمعیت هدف پشه را تا 95 درصد کاهش داد. رویکرد دیگری که در افق دیده می‌شود، شامل آزاد کردن حشراتی است که به صورت ژنتیکی تغییر کرده‌اند تا ناقل ضعیفی برای عوامل بیماری‌زا باشند.
با وجود این پیشرفت‌ها، یک نقص کلیدی در روش‌های کنونی کنترل زیستی ژنتیکی این است که زمان‌بر هستند. حداقل یک نسل باید متولد شود تا سرکوب جمعیت آغاز شود. این بدان معناست که حشرات ماده تا زمانی که به مرگ طبیعی بمیرند، همچنان ناقل بیماری یا آفت کشاورزی باقی می‌مانند. یک تکنیک ایده‌آل باید ماده‌ها را فوراً خنثی کند، به‌ویژه در زمان شیوع بیماری.
رویکردی سریع‌تر
زیست‌شناسان ساموئل بیچ و ماسیج ماسلکو در دانشگاه مک‌کواری استرالیا به دنبال حل این معضل بودند و نرهای حشره را به صورت ژنتیکی مهندسی کردند تا اسپرم سمی تولید کنند. اسپرم سمی ماده را به سرعت می‌کشد و جمعیت را سریع‌تر از روش‌های قبلی کنترل زیستی کاهش می‌دهد.
برای آزمایش این ایده، تیم از مگس‌های میوه به نام Drosophila melanogaster استفاده کرد که به راحتی در آزمایشگاه اصلاح ژنتیکی و مطالعه می‌شوند.
عنکبوت بزرگ و پرمو
محققان ژن‌های زهر را از عنکبوت سرگردان برزیلی (Phoneutria nigriventer) و شقایق دریایی مارپیچ مدیترانه‌ای (Anemonia sulcata) به ژنوم مگس‌های میوه منتقل کردند.
مگس اصلاح‌شده ژنتیکی پروتئین‌های زهر را تولید و در غده جانبی نر خود - پروستات مگس - همراه با سایر پروتئین‌های مایع منی ذخیره می‌کند. هنگام جفت‌گیری، مگس اسپرم سمی را به دستگاه تناسلی ماده منتقل می‌کند. محققان این رویکرد را تکنیک نر سمی نامیدند.
شقایق دریایی مارپیچ مدیترانه‌ای، Anemonia viridis. Diego Delso
پس از جفت‌گیری، سموم منی به بدن ماده نفوذ می‌کنند و به سیستم عصبی مرکزی او حمله می‌کنند. سموم به پروتئین‌هایی به نام کانال‌های یونی روی غشاهای سلولی متصل می‌شوند که سلول‌های عصبی برای ارتباط با یکدیگر از آن‌ها استفاده می‌کنند. این به سرعت منجر به فلج و ایست تنفسی می‌شود. می‌توان گفت این رومئوهای مهندسی‌شده ژنتیکی به معنای واقعی کلمه نفس او را می‌گیرند.
پس از جفت‌گیری، سموم منی به بدن ماده نفوذ می‌کنند و به سیستم عصبی مرکزی او حمله می‌کنند. سموم به پروتئین‌هایی به نام کانال‌های یونی روی غشاهای سلولی متصل می‌شوند که سلول‌های عصبی برای ارتباط با یکدیگر از آن‌ها استفاده می‌کنند. این به سرعت منجر به فلج و ایست تنفسی می‌شود. می‌توان گفت این رومئوهای مهندسی‌شده ژنتیکی به معنای واقعی کلمه نفس او را می‌گیرند.
طول عمر مگس‌های ماده‌ای که با نرهای سمی جفت‌گیری کردند تا 64 درصد کاهش یافت. یک شبیه‌سازی کامپیوتری از تکنیک نر سمی برای Aedes aegypti، پشه‌ای که چندین ویروس را منتقل می‌کند، پیش‌بینی کرد که این رویکرد می‌تواند از روش‌های کنونی بهتر عمل کند.
ایمنی و اثربخشی
اگرچه این روش نویدبخش و نوآورانه است، چالش‌های مهمی وجود دارد که محققان در حال توسعه تکنیک نر سمی باید بر آن‌ها غلبه کنند. به عنوان مثال، این تکنیک تنها در مگس‌های میوه نشان داده شده است. اینکه آیا در پشه‌ها یا سایر آفات حشره‌ای کار خواهد کرد یا نه، سؤالی باز است.
علاوه بر این، این تکنیک طول عمر ماده را تنها 37 تا 64 درصد کاهش داد. برای بهبود نرخ کشندگی، محققان پیشنهاد کردند که فرمولاسیون‌های دیگر زهر ممکن است بهتر عمل کنند. محققان می‌توانند هزاران ژن زهر از عنکبوت‌ها، مارها، عقرب‌ها و صدپاها را امتحان کنند. هر زهر جدیدی که آزمایش می‌کنند نیاز به تست‌هایی دارد تا اطمینان حاصل شود که نرهای اصلاح‌شده آن را تحمل می‌کنند - اگر ضعیف شوند، نرهای بدون تغییر ممکن است در فرصت‌های جفت‌گیری از آن‌ها پیشی بگیرند.
مانند همه روش‌های کنترل زیستی ژنتیکی، این تکنیک ممکن است برای کشورهای کم‌درآمد بیش از حد گران باشد. کشورها باید هزینه‌های پرورش و رهاسازی ایمن پشه‌ها را تأمین کنند.
حشرات همچنین گیاهان را گرده‌افشانی می‌کنند و به عنوان منبع غذایی برای حیوانات دیگر، مانند خفاش‌ها، عمل می‌کنند. اگر این حشرات ناپدید شوند، اکوسیستم ممکن است با اثرات نامطلوبی مواجه شود. نظارت بر این اثرات بالقوه بر محیط زیست نیز هزینه‌بر خواهد بود.
محققان دیگر در حال آزمایش استفاده از سموم زهر برای کنترل انگل‌هایی هستند که حشرات ماده از طریق گزش منتقل می‌کنند. این تکنیک که پاراترانسژنز نامیده می‌شود، باکتری‌های روده حشره را تغییر می‌دهد تا سمی تولید کند که انگل را بکشد، در حالی که حشره آسیبی نمی‌بیند. از آنجا که جمعیت حشرات بدون تغییر باقی می‌ماند، پاراترانسژنز ممکن است خطر کمتری برای اکوسیستم‌ها ایجاد کند.
حشرات به سرعت خود را با روش‌هایی که انسان‌ها برای کنترل آن‌ها استفاده می‌کنند سازگار می‌کنند، بنابراین داشتن چندین استراتژی در اختیار ما یک مزیت است. تکنیک نر سمی ممکن است روزی به یک سلاح ارزشمند جدید در زرادخانه برای مبارزه با آفات حشره‌ای تبدیل شود.
ارتباط با تبریز امروز
اخبار ، گزارشات ، عکسها و فیلم های خود را برای ما ارسال دارید . برای ارسال میتوانید از طریق آدرس تلگرامی یا ایمیل استفاده کنید.
اشتراک در خبرنامه
برای اطلاع از آخرین خبرهای تبریز امروز در کانال تلگرام ما عضو شوید.
فرم تماس با تبریز امروز
کلیه حقوق این سایت متعلق به پایگاه خبری تبریز امروز بوده و استفاده از مطالب آن با ذکر منبع بلامانع
است.
طراحی وتولید
توسططراح وب سایت