Memerangi Malaria Dengan Jamur: Insinyur Biologi Jamur Menjadi Lebih Mematikan Nyamuk

Memerangi Malaria Dengan Jamur: Insinyur Biologi Jamur Menjadi Lebih Mematikan Nyamuk Penyemprotan insektisida untuk membunuh nyamuk: Nyamuk adalah vektor dari banyak penyakit yang menghancurkan seperti malaria. Sukjanya / Shutterstock.com

Kelambu. Insektisida. Serangga yang steril dan dimodifikasi secara genetis. Sekarang para ilmuwan menambahkan jamur beracun hasil rekayasa genetika ke gudang senjata untuk memusnahkan nyamuk yang membawa parasit malaria.

Meskipun insektisida dan kelambu berlubang insektisida, sejauh ini dua strategi yang paling umum digunakan, telah secara efektif menurunkan jumlah infeksi dan kematian, beban malaria global telah gagal menurun dalam beberapa tahun terakhir. Di 2017, 219 juta orang terinfeksi malaria dan diperkirakan 435,000 meninggal. Itu karena Nyamuk berkembang resistensi terhadap insektisida.

Memerangi Malaria Dengan Jamur: Insinyur Biologi Jamur Menjadi Lebih Mematikan Nyamuk An Anopheles nyamuk mengambil makanan darah dari inang manusia. Dalam perjalanan makanan darah inilah nyamuk menularkan malaria ke manusia. CDC

Evolusi perlawanan yang cepat adalah tema umum dan berulang dalam perlombaan senjata kita melawan nyamuk penular malaria, serta melawan hama dan patogen pada umumnya. Lembur, organisme bermutasi dan mengembangkan resistensi untuk setiap obat baru yang digunakan untuk membunuh mereka. Tidak heran manusia selalu berakhir di pihak yang kalah; itu sebabnya diperlukan senjata baru. Dan yang terbaru adalah jamur pembunuh.

Memerangi pembunuh dengan pembunuh

Sebagai ahli biologi evolusi mempelajari jamur, Saya kenal dengan kemampuan organisme ini untuk menyebabkan penyakit yang menghancurkan secara beragam tanaman serta hewan, termasuk manusia. Sementara banyak patogen jamur menginfeksi berbagai inang, yang lain hanya bisa menyerang beberapa orang.

Kesadaran ini telah mengarahkan para ilmuwan ke strategi baru untuk memerangi malaria: menginfeksi dan membunuh nyamuk penular penyakit menggunakan patogen jamur yang mereka temui di alam. Ini bukan pertama kalinya jamur dipersenjatai. Sebenarnya, inilah strategi di balik pestisida biologis yang sangat sukses, Otot Hijau, yang membunuh belalang dan belalang di seluruh dunia.

Menginfeksi nyamuk dengan patogen alami mereka - seperti jamur patogen dari genus Metarhizium - adalah strategi yang sangat menarik karena, tidak seperti patogen bakteri atau virus, jamur dapat menginfeksi nyamuk hanya dengan bersentuhan dengan mereka dan tidak harus dicerna. Juga, jamur umumnya lebih ramah terhadap lingkungan daripada insektisida kimia tradisional. Tetapi apakah strategi ini berhasil?

Lima belas tahun yang lalu, uji coba lapangan di pedesaan Tanzania menunjukkan bahwa itu bisa. Dengan menggantung seprai katun yang diinokulasi dengan jamur pembunuh serangga di langit-langit rumah tempat nyamuk beristirahat, sepertiga nyamuk terinfeksi. Menurut model penularan malaria, tingkat infeksi seperti itu dapat mengurangi kasus malaria sebesar 75%.

Tapi Metarhizium jamur, sebagai uji coba lapangan Tanzania menunjukkan, tidak selalu mampu menginfeksi host nyamuk mereka. Dan, infeksi jamur biasanya memakan waktu beberapa hari untuk membunuh nyamuk. Di laboratorium, jamur membutuhkan rata-rata antara tujuh dan sembilan hari untuk membunuh nyamuk, tergantung pada dosisnya. Brian Lovett, seorang mahasiswa pascasarjana yang bekerja di Laboratorium Ray St. Leger, dan Etienne Bilgo, seorang rekan pasca doktoral yang bekerja dengannya ahli entomologi, Abdoulaye Diabate, mengira mereka dapat menginfeksi lebih banyak nyamuk dan membunuh mereka lebih cepat.

Bagaimana? Dengan menggunakan jamur yang telah dimodifikasi secara genetik untuk menghasilkan racun yang disebut "Hibrida," yang secara khusus menyerang sistem saraf arthropoda, kelompok yang mencakup serangga dan kerabat mereka, seperti laba-laba dan krustasea. Eksperimen laboratorium sebelumnya di 2017 oleh tim yang sama telah menunjukkan hal itu jamur GM ini membunuh nyamuk lebih cepat daripada yang tidak dimodifikasi.

Pertanyaan besar sekarang adalah apakah itu bekerja di alam.

Memerangi Malaria Dengan Jamur: Insinyur Biologi Jamur Menjadi Lebih Mematikan Nyamuk Tim MosquitoSphere terdiri dari penulis di atas kertas dan sukarelawan lokal dari Soumousso, Burkina Faso. Baris belakang (dari kiri ke kanan): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Baris tengah: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, MichaÏlou Sanfo dan Bamory Ouattara; Barisan depan: Yaya Ouattara dan Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA

Jamur GM membunuh nyamuk lebih cepat, populasi yang jatuh

Untuk mengurangi risiko yang ditimbulkan oleh pengujian lapangan, Lovett dan Bilgo menguji jamur GM mereka di "MosquitoSphere, ”Bidang layar lebar yang dirancang khusus dirancang untuk mencocokkan kondisi luar ruang di Soumousso, Burkina Faso. Dengan mendirikan gubuk dengan lembaran kapas yang berisi spora penghasil racun GM Metarhizium jamur dan orang-orang dengan jamur yang tidak dimodifikasi sebagai kontrol, Lovett dan Bilgo menemukan bahwa 70% hingga 80% nyamuk terinfeksi di kedua jenis gubuk. Tapi nyamuk di gubuk dengan jamur GM meninggal dalam waktu rata-rata lima hari sedangkan nyamuk di gubuk dengan jamur yang tidak dimodifikasi mati setelah hampir sembilan hari.

Memerangi Malaria Dengan Jamur: Insinyur Biologi Jamur Menjadi Lebih Mematikan Nyamuk Pondok MosquitoSphere di Soumousso, Burkina Faso, tempat percobaan dengan jamur beracun pembunuh GM terjadi. Brian Lovett

Dengan memeriksa bagaimana populasi nyamuk bernasib dari waktu ke waktu, mereka juga menemukan itu Jamur GM menginfeksi beberapa generasi nyamuk. Dalam satu kandang dengan jamur GM, populasi awal nyamuk 1,500, runtuh menjadi hanya 13 setelah satu setengah bulan.

Janji dan risiko

Dengan secara genetik mempersenjatai patogen jamur yang sudah mematikan dengan racun yang kuat, para peneliti dapat secara dramatis mengurangi populasi "ladang" nyamuk di bagian dunia di mana malaria endemik dan nyamuk resisten terhadap insektisida kimia.

Ada kebutuhan mendesak untuk membatasi penularan malaria terutama di Afrika sub-Sahara, di mana 92% kasus dan 93% kematian terjadi. Bersama-sama, Badan Perlindungan Lingkungan AS persetujuan toksin Hibrid dengan nama komersial Versitude, dan persetujuan penggunaan yang tidak dimodifikasi Metarhizium jamur sebagai "biopestisida" oleh beberapa negara Afrika, dapat membuka jalan untuk lampu hijau penggunaan rekayasa genetika Metarhizium jamur dalam perang melawan malaria.

Di sisi lain, melepaskan jamur yang membawa racun serangga mematikan memunculkan kekhawatiran tentang bahaya yang tidak disengaja terhadap serangga "nontarget". Metarhizium Jamur hanya menginfeksi sejumlah kecil serangga dan bereksperimen di mana serangga nontarget, seperti lebah madu, terinfeksi dengan GM dan jamur yang tidak dimodifikasi tidak mempengaruhi kelangsungan hidup lebah. Bahkan jika gen menemukan jalannya ke jamur yang menginfeksi manusia - skenario yang sangat tidak mungkin - itu tidak akan memiliki efek pada kita karena toksin hanya bekerja pada serangga.

Membatasi penyebaran gen yang menghasilkan racun Hibrid pada organisme selain Metarhizium jamur adalah masalah potensial lainnya. Satu tindakan pencegahan keselamatan bisa ditambahkan saklar genetik yang mengurangi kelangsungan hidup dari jamur di luar lingkungan dalam ruangan. Tetapi ada juga beberapa fitur bawaan Metarhizium jamur - seperti spora besar, non-udara dan peka terhadap sinar ultraviolet - yang mengurangi kemungkinan penyebaran.

Meskipun menjanjikan, strategi ini pada dasarnya meracuni nyamuk dengan jamur rekayasa genetika tidak dijamin. Nyamuk bisa mengembangkan resistensi terhadap ini. Tetapi dengan ratusan ribu orang meninggal setiap tahun dalam permainan mematikan melawan patogen ini, mungkin satu-satunya kepastian adalah bahwa, seperti lawan kita, kita perlu terus mengembangkan strategi kita juga.Percakapan

Tentang Penulis

Antonis Rokas, Ketua Cornelius Vanderbilt dalam Ilmu Biologi dan Profesor Ilmu Biologi dan Informatika Biomedis, Vanderbilt University

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

books_environmental

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}