پشه علیه پشه؛ یک استراتژی کاربردی دانشمندان

زومیت: پشه آئدس ایجیپتی فقط یک مزاحم نیست. این پشه یکی از ناقلان شناخته‌شده ویروس‌های عامل تب دنگی، تب زرد، چیکونگونیا و زیکا است. این گونه که با نوارهای سیاه و سفید روی پاهایش شناخته می‌شود، یکی از خطرناک‌ترین گونه‌های پشه برای انسان‌ها است.

در شهر یندایاتوبا در برزیل، تلاشی برای از بین بردن این آفات پیش از اینکه فرصتی برای انتشار بیماری داشته باشند، درحال انجام است. در این مورد، سلاح دانشمندان پشه‌های آئدس ایجیپتی است که ازنظر ژنتیکی برای کشتن هم‌نوعان خود مهندسی شده‌اند. این پشه‌ها که توسط شرکت بیوتکنولوژی بریتانیایی اوکسیتک ساخته شده‌اند، به‌نظر می‌رسد در کاهش جمعیت پشه‌ها کارآمد باشند.

پشه‌های اصلاح‌شده دارای ژن خودمحدودگر مصنوعی هستند که از زنده ماندن فرزندان ماده ممانعت می‌کند. این امر اهمیت دارد؛ زیرا فقط ماده‌ها می‌گزند و بیماری را منتقل می‌کنند. در مطالعه جدید، دانشمندان اوکسیتک نشان دادند که حشره‌های مهندسی‌شده آن‌ها توانستند جمعیت پشه‌های آئدس ایجیپتی را در طول ۱۲ ماه در محله‌هایی که رها شده بودند، تا ۹۶ درصد کاهش دهند. ناتان رز، رئیس برنامه مالاریا در اوکسیتک می‌گوید: فراوانی آئدس ایجیپتی در این منطقه بالا است و مردم به‌طور دوره‌ای گرفتار شیوع تب دنگی هستند.

این تابستان، وزارت بهداشت برزیل گزارش کرد که تب دنگی در هر پنج منطقه کشور درحال گسترش است. بین ۱ ژانویه تا ۳۱ می، برزیل بیش از ۱/۱ میلیون مورد تب دنگی داشته است که نسبت به مدت مشابه در سال ۲۰۲۱، ۱۹۸ درصد افزایش داشته است. در این پنج ماه، بیماری که موجب تب شدید، راش‌های پوستی و درد عضلانی و درد مفاصل می‌شود، جان ۵۰۴ نفر را گرفت.

اوکسیتک برای مطالعه جدید که در سال‌های ۲۰۱۸ و ۲۰۱۹ انجام شد، چهار محله پرجمعیت را با سطوح بالای آئدس ایجیپتی انتخاب کرد. در دو محله، دانشمندان در هر هفته، ۱۰۰ پشه نر به ازای هر یک از ساکنان آزاد می‌کردند. در محله‌های دیگر تعداد پشه‌های رهاشده را تا ۵۰۰ عدد افزایش دادند.

نرهای اصلاح‌شده با ماده‌های وحشی جفت‌گیری می‌کنند؛ اما ژن خودمحدودگر مانع از بقای فرزندان ماده می‌شود. این ژن که در آزمایشگاه مهندسی شده است؛ اما مبتنی‌بر عناصری است که در باکتری ای‌کولای و ویروس هرپس سیمپلکس یافت می‌شود، موجب می‌شود که سلول‌های فرزندان ماده مقادیر زیادی از پروتئینی به نام tTAV را تولید کنند. این امر توانایی سلول برای تولید سایر پروتئین‌های موردنیاز برای رشد را مختل می‌کند؛ درنتیجه، ماده‌ها قبل از اینکه به بلوغ برسند و نیش‌زدن را شروع کنند، می‌میرند. فرزندان نر زنده می‌مانند و حاوی یک نسخه از ژن خودمحدودگر هستند که می‌توانند آن را به نسل بعد منتقل کنند.

برای تعیین این موضوع که پشه‌های نر خودمحدودگر تا چه حد کارآمد هستند، دانشمندان باید جمعیت پشه‌های محلی را قبل و پس از آزمایش مشخص کنند. آن‌ها از تله استفاده می‌کنند، پشه‌ها را به دام می‌اندازند و تعداد پشه‌های بالغ در یک منطقه را شمارش می‌کنند یا تله‌ها را در آب قرار می‌دهند و سپس تعداد تخم‌هایی را که پشه‌های ماده گذاشته‌اند، می‌شمارند. آن‌ها سپس براساس این مشاهدات جمعیت پشه‌ها را تخمین می‌زنند (تیم اوکسیتک از روش شمارش تخم استفاده کرد).

مطالعه نشان داد که در طول فصل اوج پشه که در برزیل از ماه نوامبر تا آوریل طول می‌کشد، جمعیت پشه‌ها در مناطقی که پشه‌های اصلاح‌شده آزاد شده بودند، به‌طور متوسط ۸۸ درصد و در مواردی تا ۹۶ درصد نسبت‌به منطقه‌ای که پشه‌های اصلاح‌شده‌ در آن آزاد نشده بودند، کاهش پیدا کرد. جالب اینکه به‌نظر نمی‌رسید که تعداد پشه‌ها در میزان کارآیی روش اثری داشته باشد.

رز می‌گوید: در محیط بیرون تعداد محدودی پشه ماده وجود دارد و نکته مهم است است که شانس برخورد آن‌ها با این پشه‌های نر اصلاح‌شده را به حداکثر برسانید. تا زمانی که تعداد پشه‌های نر اصلاح‌شده نسبت‌به پشه‌های نر وحشی در محیط بیرون بیشتر باشد، احتمال اینکه ماده‌ها یکی از پشه‌های نر اوکسیتک را پیدا کنند، بالا است.

درواقع، رز فکر می‌کند که می‌توان حتی با رها کردن پشه‌های کمتر به همین نتیجه دست پیدا کرد. برزیل هم مانند کشورهای دیگر برای کنترل پشه‌های مشکل‌ساز، با استفاده از حشره‌کش‌ها سمپاشی‌های گسترده‌ای انجام می‌دهد.

در دهه ۱۹۵۰، پس از استفاده گسترده از سم ددت، پشه آئدس ایجیپتی از بیشتر مناطق آمریکای جنوبی ریشه‌کن شده بود؛ اما وقتی اثرات مضر این ماده شیمیایی بر سلامتی و محیط زیست آشکار شد، سمپاشی متوقف شد و طولی نکشید که این پشه دوباره بازگشت. امروزه برای کنترل پشه‌ها معمولاً از پایروتروئیدها استفاده می‌شود؛ اما پشه‌ها درحال کسب مقاومت دربرابر آن‌ها هستند.

رائول مدینا، حشره‌شناس دانشگاه تگزاس اِی‌اَنداِم حشره کش‌ها را به‌عنوان رویکرد چکش برای کنترل بیماری وصف می‌کند؛ زیرا حشره‌کش‌ها بر حشرات دیگری غیر از پشه‌ها نیز اثر دارند و می‌توانند به خارج از مناطق سم‌پاشی نیز منتقل شوند. مواجهه زیاد با حشره‌کش‌ها موجب سردرد، سوزش چشم، سرگیجه، اسهال و مشکلات تنفسی می‌شود. به‌نظر او، پشه‌های اصلاح‌شده ژنتیکی گزینه هدفمندتری هستند و برای سلامتی انسان و محیط زیست خطری ندارند. مدینا می‌گوید:

کاهشی که آن‌ها به دست آوردند، با کاهش حاصل از مصرف حشره‌کش‌ها برابری می‌کند که واقعاً قابل‌توجه است.

مونیکا گولیا نوس، استادیار بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی در دانشگاه نوادا که پشه‌ها و بیماری‌های منتقله به‌وسیله ناقلین را مطالعه می‌کند، درمورد نتایج محتاط‌تر است. او می‌گوید:

ناحیه‌ بسیار کوچک و مدت زمان مطالعه کوتاه بود. گرچه این مطالعه گامی در مسیر درست است؛ اما به کار بیشتری نیاز دارد.

او مایل است که نرخ کاهش مشابهی را در منطقه جغرافیایی بزرگ‌تر در دوره طولانی‌تری ببیند. اوکسیتک قبلا آزمایش‌های میدانی انجام داده است که نشان می‌دهد فناوری آن‌ها می‌تواند جمعیت پشه‌ها را کاهش دهد؛ اما این اولین مطالعه منتشرشده است که در آن به‌جای نرهای بالغ از تخم پشه‌ها استفاده می‌شود.

تلاش‌های گذشته با نسخه‌های قبلی پشه مهندسی‌شده مستلزم این بود که پس از اینکه حشرات در آزمایشگاه از تخم خارج می‌شوند، دانشمندان آن‌ها را براساس جنس تفکیک کنند و نرها را در منطقه آزمایشی رها کنند. این بار تخم‌ها در جعبه‌هایی قرار داده می‌شوند که فقط لازم است به آن‌ها آب اضافه کرد. این رویکرد هم ارزان‌تر است و هم به کار کمتری نیاز دارد.

چند روز پس از افزودن آب، پشه‌های نر از تخم بیرون می‌آیند و به‌دنبال جفت می‌گردند. اوکسیتک مجوز فروش این محصول را در سال ۲۰۲۰ از سازمان‌های دولتی برزیلی دریافت کرد و جعبه‌های حاوی تخم‌ها دردسترس کسب‌وکارها و خانوارها قرار دارد.

مدینا می‌گوید استراتژی جعبه می‌تواند برای کشورهای فقیرتر مفید باشد؛ زیرا اجرای آن به کار کمتری نیاز دارد؛ اما دفعاتی که جعبه‌ها باید جایگزین شوند تا جمعیت پشه‌های محلی کاهش پیدا کند، می‌تواند مانعی برای پذیرش آن باشد. گولیا نوس درمورد رویکرد اوکسیتک می‌گوید:

هنوز به کار دستی زیادی نیاز دارد و پشه‌ها باید چندین بار در طول زمان آزاد شوند.

درمقابل، حشره‌کش‌ها فقط یک بار در فصل اسپری می‌شوند. پشه‌های نر طول عمر کوتاهی دارند (فقط ۷ تا ۱۰ روز) و صفت خودمحدودگر آن‌ها به‌تدریج در طول نسل‌ها کمرنگ‌تر می‌شود و درنهایت، این ویژگی در مخزن ژنی ناپدید می‌شود. این بدان معنا ست که به رهاسازی بیشتری نیاز است.

پس از بررسی‌های طولانی، مقامات فدرال آمریکا مجوز آزمایش میدانی پشه‌های اوکسیتک را در سال ۲۰۲۰ صادر کردند. سازمان‌های ناظر به این نتیجه رسیدند که پشه‌های اصلاح شده اوکسیتک خطری برای سلامتی انسان یا محیط زیست ندارند و آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا در بیانیه‌ای در ماه مارس نوشت که استفاده از پشه‌های اصلاح‌شده خاص گونه می‌تواند استفاده از آفت‌کش‌ها برای کنترل پشه‌ها را کاهش دهد.

رهاسازی پشه‌ها در سال ۲۰۲۱ در املاک داوطلبان محلی در فلوریدا کیز آغاز شد؛ اما این پروژه با مخالف سایر ساکنان مواجه شده است که درمورد عواقب ناشناخته آن اظهار نگرانی کرده‌اند؛ مانند اینکه آیا پشه‌های مهندسی‌شده می‌توانند به انسان‌ها یا اکوسیستم آسیب بزنند و خصوصا برای حیوانات دیگری که از پشه‌ها تغذیه می‌کنند، ضرر داشته باشند.

در کالیفرنیا، اداره مقررات آفت‌کش‌ها درحال بررسی درخواستی از اوکسیتک برای رهاسازی آزمایشی پشه‌های مهندسی‌شده در آنجا هستند؛ اما اوایل این ماه، نمایندگان ایالتی نامه‌ای به این اداره فرستادند و از آن خواستند تا رهاسازی پشه‌ها را به تعویق بیندازد و به نگرانی‌هایی درمورد ایمنی، اثرات زیست‌محیطی و توانایی مدیریت و مهار پشه‌های دستکاری‌شده ژنتیکی اشاره کردند.

مدینا فکر می‌کند که در ایالات متحده، جایی که در آن تب دنگی و سایر بیماری‌های منتقله ازطریق پشه‌ها شایع نیستند، مخالفت‌های بیشتری صورت می‌گیرد، اگرچه می‌گوید اگر نشان داده شود که این روش در فلوریدا و کالیفرنیا به اندازه برزیل کارایی دارد، ممکن است مردم بیشتر آن را قبول کنند.

با‌این‌حال، سؤال بزرگی بی‌پاسخ مانده است: آیا رهاسازی این پشه‌ها واقعاً انتقال بیماری را کاهش می‌دهد؟ اوکسیتک هنوز مطالعاتی درمورد تأثیر پشه‌های خود بر سلامتی عمومی انجام نداده است. حتی ریشه‌کن کردن پشه‌ها در یک منطقه خاص لزوما بیماری‌هایی را که آن‌ها منتشر می‌کنند، ریشه‌کن نمی‌کند؛ زیرا پشه‌ها می‌توانند مهاجرت کنند. مدینا می‌گوید:

هر بار که مشکل پیچیده‌ای دارید، باید منتظر پاسخ پیچیده‌ای باشید و کنترل پشه‌ها نمونه کاملی از آن است.