Pada awal musim bunga pagi, seorang pendengaran bersenandung berlegar di sebuah bandar kecil di Bahia, Brazil. Tiga ratus kaki di atas tanah, tongkat kecil diklik terbuka, mengeluarkan kandungannya ke mulut mekanisme pelepasan di bawah. Buat seketika, ada senyap. Kemudian, sekumpulan nyamuk, baru terbangun dari tidur es, menghulurkan sayap dan terbang.
Setiap spesimen adalah lelaki, tunggal dan bersedia untuk bergaul-dan jika semua berjalan seperti yang dirancang, gerombolan dendam yang bersemangat akan terus menyusup penduduk nyamuk setempat, menggandakan dengan beribu-ribu wanita bertuah di hari-hari yang akan datang.
Memandangkan terdapat kira-kira 100 spesies nyamuk yang membawa patogen manusia mematikan - termasuk parasit yang menyebabkan malaria, serta virus Zika, denggi dan Barat Nile-ini mungkin terdengar seperti permulaan yang mengerikan kepada filem fiksyen sains apokaliptik à la Wabah . Tetapi agak bertentangan: Nyamuk yang dilepaskan dalam eksperimen ini mungkin beberapa senjata terbaik terhadap penyebaran penyakit berjangkit.
Selama dua tahun yang lalu, satu pasukan saintis dan jurutera dari WeRobotics dan Agensi Tenaga Atom Antarabangsa (IAEA) telah menguji cara baru untuk menyebarkan nyamuk lelaki steril ke kawasan di mana penyakit maut ini berleluasa. Percubaan berasaskan drone pertama penyelidik yang dijalankan, dijalankan musim lalu di Brazil, menghasilkan keputusan yang menjanjikan, dan mereka sudah siap untuk lebih.
"Ini adalah satu langkah yang sangat menarik, " kata Kelsey Adams, ahli biologi nyamuk di Harvard School of Public Health yang tidak bergabung dengan kerja. "Dengan teknik-teknik inovatif seperti ini, kita boleh memperluas kawasan-kawasan di mana kita melepaskan [nyamuk diubah suai]."
Matlamat akhir adalah mudah: Lelaki yang subur yang ramai dengan orang kasim, dan melihat jumlah nyamuk yang membawa nyawa yang berpotensi membawa penyakit. Teknik serangga yang telah dipanggil ini telah menghasilkan kejayaan dalam perosak pertanian seperti lalat buah, dan dalam pepijat lain yang membawa penyakit dari orang ke orang seperti lalat tsetse. Penggunaan teknologi dalam nyamuk, bagaimanapun, adalah fenomena yang agak lebih baru.
Apabila ia turun, teknik serangga yang steril adalah permainan nombor. Penduduk liar mesti dibanjiri dengan lab labu, kadang-kadang dalam nisbah ke atas 10 atau lebih lelaki steril untuk setiap kawasan subur. Dan lambakan satu kali tidak akan melakukan tipuan: Kawasan perlu dibanjiri sekali lagi, sehingga populasi nyamuk asli diturunkan ke tahap yang tidak dapat dielakkan (dan walaupun itu, ia boleh terus menjadi penyalahgunaan dalam penyelenggaraan). Lebih-lebih lagi, sesetengah spesies nyamuk, termasuk nyamuk Aedes aegypti yang menyampaikan Zika, demam denggi dan kuning, adalah kentang sofa klasik, sering bergerak tidak lebih daripada beberapa ratus kaki dalam seumur hidup. Ini seterusnya menimbulkan kesukaran untuk memastikan liputan meluas.
Nyamuk kini boleh dibiakkan dan disterilkan secara beramai-ramai dalam pelbagai persekitaran makmal-radiasi zap cepat cukup untuk merosakkan sperma serangga. Walau bagaimanapun, proses pembungkusan yang selamat, pengangkutan dan penghantaran tentera steril ke tapak di mana mereka akan melakukan kerja kotor adalah halangan mereka sendiri. Kebanyakan usaha sejauh ini telah melibatkan pelepasan tanah berkuasa manusia dari kenderaan-tetapi trak bergelombang yang melanda jalan raya yang belum selesai tidak dapat dielakkan melarikan diri kargo berharga mereka, dan banyak kawasan yang penuh dengan penyakit tidak boleh diakses oleh kereta.
Sebaliknya, para penyelidik kini melihat ke langit.
"Drone benar-benar penukar permainan, " kata Jürg Germann, jurutera utama WeRobotics.
Teknologi ini mengejutkan di mana-mana: Untuk beberapa ribu dolar, dron boleh dibeli dan diubah menjadi pemandu nyamuk. Berbanding dengan kereta kikuk, drone sekurang-kurangnya lima hingga 10 kali lebih cekap untuk menyebarkan nyamuk, kata Germann. Lebih-lebih lagi, drone adalah aerodinamik, boleh diguna semula dan tidak dapat dipisahkan dengan jalan (atau kekurangannya). Di mana ada langit, seorang drone boleh pergi, dengan nyamuk nyamuk di belakang.
Kerja sebelumnya dengan lalat buah telah menggunakan pesawat altitud tinggi. Tetapi tidak seperti pesawat, drone boleh terbang rendah ke tanah, memastikan lebih ketepatan dan kawalan-dan meminimumkan kerosakan pepijat yang rapuh mungkin bertahan kerana mereka berkubah dari kraf. Yang paling penting, dron tidak perlu untuk juruterbang rawan yang salah: Para penyelidik boleh menetapkan kursus mereka di rumah dan berputus asa.
Drone yang boleh didapati secara komersil boleh digabungkan dengan "limusin nyamuk, " sebagai pengasas bersama WeRobotics, Patrick Meier dengan suka merujuk kepada mereka, membawa 50, 000 nyamuk sekaligus. (WeRobotics) Selepas satu tahun prototaip, WeRobotics dan IAEA mengambil usaha ke dalam bidang ini. Mereka menonjol ke Brazil, di mana wabak Zika, yang disebarkan oleh nyamuk Aedes aegypti, menyebabkan beribu-ribu kecacatan kelahiran pada tahun 2015 dan 2016.
Sepanjang tiga ujian, penyelidik menyebarkan sejumlah 284, 200 nyamuk Aedes aegypti lelaki steril di sekitar masyarakat Brazil Carnaíba do Sertão pada bulan Mac tahun ini. Dengan drone yang terbang dengan kelajuan penuh, para penyelidik dapat menampung ribuan kaki persegi dalam hitungan minit-dan lebih dari 90 peratus nyamuk yang terkena udara muncul untuk menempuh pendaratan.
Menerima kejatuhan berbahaya itu hanyalah permulaan-tetapi pakar nyamuk IAEA, Jérémy Bouyer dengan sukacita melihat bahawa para dudes yang berasal dari drone ini menahan diri mereka terhadap rakan-rakan mereka yang subur, yang mempekerjakan kira-kira satu telur steril untuk setiap telur yang dihasilkan oleh seorang lelaki liar. Bouyer optimis bahawa dengan lebih banyak finagling, nombor akan terus meningkat.
Di peringkat awal, ia mencabar untuk menilai impak jangka panjang serangga serangga yang tidak subur ini. Tetapi epidemik terkena apabila anda tidak menjangkakan mereka-dan kawalan serangga adalah semua tentang pening penyakit di tunas. WeRobotics dan IAEA sudah merancang lebih banyak ujian pada bulan-bulan dan tahun-tahun mendatang. Sementara itu, Germann dan pasukannya sedang berusaha untuk meningkatkan keupayaan setiap drone dan mengurangkan kematian nyamuk. Akhirnya, para penyelidik berharap untuk lulus versi teknologi mereka yang lebih baik ke pakar tempatan menerusi program latihan yang intensif, mewujudkan sistem penyebaran yang mampan dan mandiri. Menjelang 2020, WeRobotics merancang untuk mempunyai kira-kira 30 stesen penghantar drone di seluruh dunia.
"Kami bukan hanya untuk membuang teknologi pada masalah-itu tidak memberi kesan, " kata pengasas bersama WeRobotics, Patrick Meier. "Drons harus menjadi pahlawan dalam cerita ini. Bukan organisasi Barat. "
Kerana teknologi terus berkembang, masih banyak lagi pintu yang boleh dibuka. Dalam usaha melawan serangga yang membawa penyakit, drone tidak baik untuk hanya menyebarkan pakej perosak. Pesawat tak berawak telah digunakan untuk memetakan tapak pembiakan nyamuk-yang rumit untuk diletakkan dan mengesan dengan mata telanjang-membolehkan para penyelidik untuk lebih mudah mempelajari kelakuan nyamuk dan penyebaran. Di samping itu, dari sudut pandang tinggi mereka, drone adalah alat yang sangat baik untuk menyembur racun serangga.
Malah, dalam bidang drone nyamuk, ada ruang tambahan untuk pertumbuhan, kata Adams, yang mengkaji tingkah laku reproduksi nyamuk Anopheles, yang dapat membawa parasit yang menyebabkan malaria , di bawah pengawasan peneliti penyakit berjangkit Flaminia Catteruccia. Drone tentu tidak spesifik, dan Bouyer, Germann dan Meier optimis bahawa Anopheles dan nyamuk lain dapat menjadi calon yang layak untuk disebarkan di masa depan.
Sebenarnya, ketika menyerang nyamuk Anopheles, Adams berkata, drone mungkin lebih baik. Anopheles tidak ketumpatan lesu seperti sepupu Aedes mereka. Airdropping ini penyelam malaria boleh menjadi lebih mudah untuk mendapatkan wang anda, kerana nyamuk yang lebih sedikit boleh menampung kawasan geografi yang lebih besar.
Apa lagi, ada bukti bahawa kebanyakan Anopheles (dan sesetengah Aedes ) wanita kebanyakannya monogami; Malah, untuk wanita dari beberapa spesies Anopheles, pilihan pasangan adalah keputusan sekali dalam seumur hidup. Dan kajian hormonal dan tingkah laku dalam kumpulan Catteruccia dan yang lain telah menunjukkan bahawa, walaupun dalam sekumpulan nyamuk kawin, segelintir gergasi tidak berjaya. Ini bermakna beberapa perkara: Pertama, kebanyakan nyamuk lelaki akan, sedih, mati perawan. Kedua, dan mungkin lebih penting lagi, wanita mungkin menunjuk kepada beberapa penunjuk machismo lelaki ketika mereka berjalan melalui orang ramai. Suatu hari nanti, Adams berkata, para saintis mungkin dapat menyerang nyamuk wanita untuk memilih lelaki steril untuk yang subur, memandangkan insentif yang betul.
Sebagai persediaan untuk ujian mereka, saintis IAEA membina beratus ribu nyamuk Aedes aegypti di makmal. (WeRobotics) Tetapi teknik serangga steril hanyalah salah satu daripada banyak strategi yang dapat mensasarkan kitaran pembiakan pepijat yang dahagakan darah. Dan walaupun ia sangat berkesan dalam banyak konteks, strategi ini bukan tanpa kelemahannya.
"Salah satu masalah terbesar adalah bahawa ia tidak mengekalkan diri sendiri, " jelas Adams. "Anda sering memerlukan nyamuk lebih banyak daripada yang anda fikirkan."
Untuk satu perkara, penubuhan pusat pembiakan dan pensterilan makmal ini di seluruh dunia akan menjadi satu pencapaian yang hebat. Semasa percubaan kecil di komuniti mereka di Brazil, WeRobotics dan IAEA membesarkan lebih 700, 000 nyamuk-bilangan yang perlu ditingkatkan untuk memenuhi sebahagian kecil daripada keperluan global. Selain itu, mengasingkan populasi lelaki sahaja untuk pensterilan dan pembebasan tidak semudah itu, dan kesilapan boleh menjadi sangat mahal. Perempuan betina adalah pembunuh darah kumpulan-dan dengan itu utusan penyakit. Pembebasan secara tidak sengaja penduduk yang bahkan 1 peratus wanita sebenarnya boleh memburukkan lagi wabak, kata Adams.
Nasib baik, ada banyak alternatif. Satu pilihan melibatkan nyamuk perkilangan yang boleh melepasi gen maut ke anak mereka-satu lagi bentuk kawalan kelahiran yang licik. Teknologi ini boleh menjadi sangat kuat apabila ia direkabentuk bersama dengan "pemacu gen" -baiknya, unsur genetik yang melancarkan serangan ke semua keturunan, tidak kira yang mana ibu bapa membawa sifatnya. Pemacu gen ini menyebar melalui populasi pada kadar dipercepat, menjadikannya lebih cekap daripada strategi seperti teknik serangga steril: Sebilangan kecil serangga dapat menguasai populasi liar, agak melegakan keperluan pengeluaran nyamuk massa.
Satu kebimbangan bahawa beberapa saintis telah dibangkitkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini adalah bahawa beberapa kaedah ini bertujuan untuk menghapuskan spesies nyamuk tertentu. Dan penyakit yang berkaitan atau tidak, kepupusan adalah kepupusan.
Tetapi sekitar 3, 500 spesies nyamuk berkeliaran di langit-dan banyak di antara mereka mempunyai fungsi ekologi yang bertindih, kata Adams. "Menghapuskan satu spesies nyamuk tidak semestinya mempunyai akibat alam sekitar yang besar, memandangkan ada ribuan mereka, " jelasnya. "Tetapi sudah tentu, kita masih perlu terus berhati-hati."
Satu alternatif genosida keluar-dan-keluar adalah untuk memperkenalkan imuniti kepada parasit atau virus ke dalam populasi nyamuk. Digabungkan dengan pemacu gen, teknologi ini berpotensi untuk mewujudkan garis keturunan serangga yang bebas untuk memakan darah ke kandungan hati mereka-dan bebas dari penyakit.
Sudah tentu, kaedah-kaedah ini tidak baik. Sama seperti bakteria, virus dan parasit mengembangkan daya tahan terhadap ubat-ubatan, nyamuk dapat bermutasi dari pemacu gen dan lain-lain jenis manipulasi DNA. Walaupun ia berlaku pada kadar yang rendah, seorang individu dapat dengan cepat menyebarkan kesinambungan genetiknya kepada generasi akan datang, tahun usaha yang tidak diulangi.
Bouyer menegaskan bahawa kemalangan dengan mutasi boleh dielakkan dengan bergantung kepada teknik serangga steril berasaskan penyinaran asal: Tidak mudah untuk mencari penyelesaian genetik untuk ketidaksuburan pasangan seksual. Selain itu, sementara teknik serangga steril telah digunakan selama beberapa dekad, beliau menambah, pengubahsuaian genetik yang canggih dan invasif mungkin menghadapi lebih banyak halangan di jalan ke pengkomersialan, memandangkan peraturan-peraturan GMO yang ketat yang wujud di banyak negara.
Tiada strategi kawalan nyamuk tunggal yang mungkin menjadi ubat penawar sendiri. Walau bagaimanapun, Bouyer berkata, pada masa akan datang, beberapa teknik ini boleh digunakan dengan berkesan dalam kombinasi. Begitu juga dengan ubat-ubatan dan ubat-ubatan lain, jauh lebih sukar bagi penduduk untuk mengembangkan ketahanan apabila ia bertarung dengan beberapa lawan sekaligus.
Walau apa pun, Meier bersemangat tentang kemungkinan penumpang baru untuk Nyamuk Udara. "Kami hanya limusin, " katanya dengan ketawa. "Apa saja nyamuk yang masuk ke dalam limusin terserah kepada ahli-ahli lain. Pada akhirnya, selagi ada nyamuk, [drop] akan berfungsi-tanpa mengira bagaimana mereka telah diubah suai. "
