Una mattina di primavera, un ronzio ronzio sorvolò una cittadina di Bahia, in Brasile. A trecento piedi da terra, una piccola bomboletta si aprì con un clic, espellendo il suo contenuto nella bocca del meccanismo di rilascio sottostante. Per un momento, ci fu silenzio. Quindi uno sciame di zanzare, appena svegliato dal sonno gelido, allungò le ali e prese il volo.
Ogni esemplare era maschio, single e pronto a mescolarsi - e se tutto fosse andato come previsto, l'orda ronzante di vergini avide si sarebbe infiltrata costantemente nella popolazione di zanzare locale, unendosi a migliaia di fortunate donne nei giorni a venire.
Considerando che ci sono circa 100 specie di zanzare che trasportano microrganismi patogeni mortali - inclusi parassiti che causano la malaria, così come Zika, dengue e virus del Nilo occidentale - questo può sembrare l'inizio terrificante di un film di fantascienza apocalittico all'Outbreak . Ma è esattamente il contrario: le zanzare scatenate in questo esperimento potrebbero essere alcune delle migliori armi contro la diffusione di malattie infettive.
Negli ultimi due anni, un team di scienziati e ingegneri di WeRobotics e dell'Agenzia internazionale per l'energia atomica (AIEA) ha testato nuovi modi per disperdere le zanzare maschi sterili in regioni in cui queste malattie mortali dilagano. La prima prova di prova basata sui droni dei ricercatori, condotta la scorsa primavera in Brasile, ha prodotto risultati promettenti e si stanno già preparando per altro.
"Questo è davvero un passo avanti entusiasmante", afferma Kelsey Adams, biologa delle zanzare della Harvard School of Public Health, che non è affiliata al lavoro. "Con tecniche innovative come queste, possiamo espandere le aree in cui stiamo rilasciando [zanzare modificate]."
L'obiettivo finale è semplice: eliminare gli uomini fertili con eunuchi e osservare il numero di potenziali zanzare portatrici di malattie che si tuffano. Questa cosiddetta tecnica di insetto sterile ha già prodotto successo in parassiti agricoli come i moscerini della frutta e in altri insetti che trasportano la malattia da persona a persona come le mosche tsetse. L'uso della tecnologia nelle zanzare, tuttavia, è un fenomeno un po 'più recente.
Quando si tratta di esso, la tecnica sterile degli insetti è un gioco di numeri. Le popolazioni selvatiche devono essere inondate di fanghi coltivati in laboratorio, a volte con rapporti superiori a 10 o più maschi sterili per ogni locale fertile. E il dumping una tantum non farà il trucco: una regione deve essere inondata ancora e ancora, fino a quando le popolazioni di zanzare native vengono portate a livelli trascurabili (e anche in questo caso, può rimanere un odioso esercizio di manutenzione). Inoltre, alcune specie di zanzare, tra cui le zanzare Aedes aegypti che trasmettono Zika, dengue e febbre gialla, sono classiche patate da divano, che viaggiano spesso non più di duecento piedi nella vita. Ciò aumenta ulteriormente la difficoltà di garantire una copertura capillare.
Le zanzare possono ora essere allevate e sterilizzate in massa in una vasta gamma di ambienti di laboratorio: basta un rapido getto di radiazioni per danneggiare gravemente lo sperma degli insetti. Tuttavia, il processo di imballaggio, trasporto e consegna in sicurezza di questi soldati sterili nei luoghi in cui faranno il loro sporco lavoro è il suo ostacolo. La maggior parte degli sforzi finora ha coinvolto rilasci di terra a propulsione umana da parte di veicoli, ma le corse su camion sconnesse su strade non finite spingono inevitabilmente il loro prezioso carico, e molte regioni crivellate di malattie sono inaccessibili in auto.
Invece, i ricercatori ora guardano verso il cielo.
"I droni sono davvero un punto di svolta", afferma Jürg Germann, ingegnere capo di WeRobotics.
La tecnologia è sorprendentemente onnipresente: per poche migliaia di dollari, i droni possono essere acquistati e trasformati in autisti di zanzare. Rispetto alle macchine ingombranti, i droni sono almeno cinque o dieci volte più efficienti nel disperdere le zanzare, afferma Germann. Inoltre, i droni sono aerodinamici, riutilizzabili e completamente liberi dalle strade (o dalla loro mancanza). Ovunque ci sia cielo, un drone può andare, con zanzare in letargo al seguito.
Precedenti lavori con moscerini della frutta hanno utilizzato velivoli d'alta quota. Ma a differenza degli aerei, i droni possono volare in basso a terra, garantendo maggiore precisione e controllo e riducendo al minimo il danno che gli insetti fragili potrebbero subire quando vengono fatti saltare fuori dall'imbarcazione. Soprattutto, i droni non hanno bisogno di piloti a rischio di errore: i ricercatori possono impostare il loro corso sulla base di casa e salutare.
Il drone disponibile in commercio può essere cooptato in "mosquito limos", come Patrick Meier, co-fondatore di WeRobotics, fa affettuosamente riferimento a loro, trasportando 50.000 zanzare contemporaneamente. (WeRobotics) Dopo un anno di prototipazione, WeRobotics e IAEA hanno intrapreso i loro sforzi sul campo. Hanno puntato gli occhi sul Brasile, dove un'epidemia di Zika, diffusa dalle zanzare Aedes aegypti, ha provocato migliaia di difetti alla nascita nel 2015 e nel 2016.
Nel corso di tre prove, i ricercatori hanno disperso un totale di 284.200 zanzare Aedes aegypti maschi sterili nella comunità brasiliana di Carnaíba do Sertão nel marzo di quest'anno. Con i droni che volavano a tutta velocità, i ricercatori sono stati in grado di coprire migliaia di piedi quadrati in pochi minuti e oltre il 90 percento delle zanzare a volo aereo sembrava attaccare l'atterraggio.
Sopravvivere alla pericolosa goccia è stato solo l'inizio, ma l'esperta di zanzare dell'AIEA Jérémy Bouyer è stata contenta di vedere che questi tizi derivati dai droni si sono opposti alle loro fertili controparti, generando circa un uovo sterile per ogni uovo praticabile prodotto da un maschio selvaggio. Bouyer è ottimista sul fatto che con più finagling, i numeri continueranno a salire.
In una fase così precoce, è difficile valutare l'impatto a lungo termine di questi blitz infertili agli insetti. Ma le epidemie colpiscono quando meno te l'aspetti, e il controllo degli insetti riguarda il mordere la malattia sul nascere. WeRobotics e IAEA stanno già pianificando ulteriori studi nei mesi e negli anni a venire. Nel frattempo, Germann e il suo team stanno lavorando per aumentare la capacità di ciascun drone e ridurre al minimo la mortalità delle zanzare. Alla fine, i ricercatori sperano di passare una versione migliore della loro tecnologia agli esperti locali attraverso un intenso programma di formazione, creando un sistema di dispersione sostenibile e autosufficiente. Entro il 2020, WeRobotics prevede di avere circa 30 stazioni di invio di droni in tutto il mondo.
"Non siamo solo pronti a lanciare la tecnologia sul problema, questo non è un impatto", afferma Patrick Meier, cofondatore di WeRobotics. “I droni dovrebbero essere gli eroi in questa storia. Non le organizzazioni occidentali. "
Mentre la tecnologia continua a progredire, potrebbero aprirsi ancora più porte. Nella lotta contro gli insetti portatori di malattie, i droni non sono buoni solo per propagare pacchi di parassiti. Gli aerei senza pilota sono già stati utilizzati per mappare i siti di riproduzione delle zanzare - che sono ingombranti da individuare e rintracciare ad occhio nudo - consentendo ai ricercatori di studiare più facilmente il comportamento e la dispersione delle zanzare. Inoltre, dal loro punto di vista elevato, i droni sono uno strumento eccellente per spruzzare insetticidi.
Anche nell'ambito dei droni che trasportano le zanzare, c'è ulteriore spazio per la crescita, afferma Adams, che studia il comportamento riproduttivo delle zanzare Anopheles, che possono trasportare parassiti che causano la malaria , sotto la supervisione della ricercatrice di malattie infettive Flaminia Catteruccia. I droni non sono certamente specifici per specie e Bouyer, Germann e Meier sono ottimisti sul fatto che Anopheles e altre zanzare potrebbero essere candidati validi per la diffusione in futuro.
In effetti, quando si tratta di zanzare Anopheles, dice Adams, i droni potrebbero essere ancora più un vantaggio. Gli anofeli non sono grumi letargici come i loro cugini Aedes . Trasmissione aerea di questi mongers della malaria potrebbe essere più conveniente per te, perché un minor numero di zanzare può coprire un'area geografica più ampia.
Inoltre, ci sono prove che la maggior parte delle femmine di Anopheles (e alcune Aedes ) sono in gran parte monogame; in effetti, per le donne di alcune specie di Anopheles, la scelta del compagno è una decisione letterale una volta nella vita. E la ricerca ormonale e comportamentale nel gruppo di Catteruccia e in altri ha dimostrato che, anche in uno sciame di zanzare accoppiate, una manciata di grossi pezzi ha un successo sproporzionato. Questo significa un paio di cose: in primo luogo, la maggior parte delle zanzare maschi, purtroppo, moriranno vergini. In secondo luogo, e forse ancora più importante, le femmine stanno probabilmente cercando un indicatore del machismo maschile mentre si fanno strada attraverso la folla. Un giorno, dice Adams, gli scienziati potrebbero essere in grado di indurre le zanzare femmine a preferire i maschi sterili a quelli fertili, dati i giusti incentivi.
In preparazione alle loro prove, gli scienziati dell'AIEA hanno allevato centinaia di migliaia di zanzare Aedes aegypti nei laboratori. (WeRobotics) Ma la tecnica sterile degli insetti è solo una delle molte strategie attraverso cui indirizzare il ciclo riproduttivo di questi insetti assetati di sangue. E sebbene sia stata molto efficace in molti contesti, questa strategia non è priva di inconvenienti.
"Uno dei maggiori problemi è che non si autoalimenta", spiega Adams. "Spesso finisci per aver bisogno di più zanzare di quanto pensi."
Per prima cosa, la creazione di questo laboratorio di allevamento e centri di sterilizzazione in tutto il mondo sarebbe un'impresa formidabile. Durante il loro piccolo processo in una singola comunità in Brasile, WeRobotics e IAEA hanno allevato oltre 700.000 zanzare, un numero che dovrebbe essere ridimensionato immensamente per soddisfare anche una minima parte del bisogno globale. Inoltre, isolare una popolazione esclusivamente maschile per la sterilizzazione e il rilascio non è così semplice come sembra e gli errori possono essere estremamente costosi. Le femmine sono le succhiasangue del gruppo, e quindi gli inviati della malattia. Il rilascio accidentale di una popolazione che è addirittura l'1% femminile potrebbe effettivamente peggiorare un'epidemia, afferma Adams.
Fortunatamente esistono molte alternative. Un'opzione prevede la produzione di zanzare che possono trasmettere geni letali alla loro prole, un'altra forma di controllo delle nascite subdolo. Questa tecnologia può essere particolarmente potente quando è ingegnerizzata accanto a un "impulso genetico", essenzialmente un elemento genetico che si insinua in tutta la prole, indipendentemente dal genitore che porta il tratto. Le unità genetiche si diffondono così rapidamente tra le popolazioni, rendendole più efficienti di strategie come la tecnica sterile degli insetti: un numero minore di insetti può dominare una popolazione selvaggia, alleviando in qualche modo la necessità di una produzione di zanzare di massa.
Una preoccupazione che alcuni scienziati hanno sollevato negli ultimi anni è che molti di questi metodi mirano a spazzare via completamente alcune specie di zanzare. E in relazione alla malattia o no, un'estinzione è un'estinzione.
Ma circa 3.500 specie di zanzare vagano nei cieli - e molte di loro hanno funzioni ecologiche sovrapposte, afferma Adams. "Eliminare una specie di zanzara non avrà necessariamente enormi conseguenze ambientali, considerando che ce ne sono migliaia", spiega. "Ma ovviamente, dovremmo comunque procedere con cautela."
Un'alternativa al genocidio vero e proprio è introdurre l'immunità ai parassiti o ai virus in una popolazione di zanzare. Associata alle pulsioni genetiche, questa tecnologia potrebbe potenzialmente creare un lignaggio duraturo di insetti che sono liberi di alimentare il sangue e il contenuto dei loro cuori e beatamente liberi da malattie.
Naturalmente, questi metodi non sono neanche infallibili. Proprio come i batteri, i virus e i parassiti sviluppano resistenza ai farmaci, le zanzare possono mutare via dalle pulsioni geniche e da altri tipi di manipolazioni del DNA. Anche se accade a bassi tassi, un individuo potrebbe rapidamente propagare il suo singhiozzo genetico alle generazioni future, annullando anni di sforzi.
Bouyer sottolinea che gli incidenti con le mutazioni possono essere aggirati facendo affidamento sull'originale tecnica dell'insetto sterile a base di irradiazione: non è facile trovare una soluzione genetica per l'infertilità di un partner sessuale. Inoltre, mentre le tecniche sterili di insetto sono state utilizzate per decenni, aggiunge, modifiche genetiche sofisticate e invasive potrebbero incontrare più ostacoli sulla strada della commercializzazione, date le rigide normative sugli OGM che esistono in molti paesi.
Nessuna strategia di controllo delle zanzare è probabilmente una panacea da sola. Tuttavia, Bouyer afferma che in futuro alcune di queste tecniche potrebbero essere utilizzate efficacemente in combinazione. Come nel caso delle medicine e di altre droghe, è molto più difficile per una popolazione sviluppare resistenza quando combatte contemporaneamente più avversari.
In ogni caso, Meier è entusiasta della possibilità di nuovi passeggeri per Air Mosquito. "Siamo solo la limousine", dice ridendo. “Qualunque cosa le zanzare vadano nella limousine dipende da altri esperti. Da parte nostra, fintanto che ci sono zanzare, la [goccia] funzionerà, indipendentemente da come sono state modificate. "
