Pada suatu pagi di awal musim semi, sebuah dengung melayang di atas sebuah kota kecil di Bahia, Brasil. Tiga ratus kaki di atas tanah, sebuah tabung kecil diklik terbuka, mengeluarkan isinya ke mulut mekanisme pelepasan di bawah. Untuk sesaat, ada keheningan. Kemudian, segerombolan nyamuk, yang baru bangun dari tidurnya yang dingin, merentangkan sayapnya dan terbang.
Setiap spesimen adalah laki-laki, lajang, dan siap untuk bergaul — dan jika semua berjalan sesuai rencana, gerombolan perawan yang bersemangat akan terus menyusup ke populasi nyamuk setempat, ditambah dengan ribuan wanita beruntung di masa mendatang.
Mempertimbangkan bahwa ada sekitar 100 spesies nyamuk yang membawa patogen mematikan manusia — termasuk parasit yang menyebabkan malaria, serta virus Zika, demam berdarah dan Nil Barat — ini mungkin terdengar seperti awal yang mengerikan bagi film fiksi ilmiah apokaliptik à la Outbreak . Tetapi justru sebaliknya: Nyamuk yang dilepaskan dalam percobaan ini mungkin merupakan senjata terbaik melawan penyebaran penyakit menular.
Selama dua tahun terakhir, tim ilmuwan dan insinyur dari WeRobotics dan International Atomic Energy Agency (IAEA) telah menguji cara-cara baru untuk menyebarkan nyamuk jantan steril ke daerah-daerah di mana penyakit mematikan ini merajalela. Percobaan berbasis drone pertama para peneliti, dilakukan musim semi lalu di Brasil, menghasilkan hasil yang menjanjikan, dan mereka sudah bersiap untuk lebih.
"Ini adalah langkah maju yang sangat menarik, " kata Kelsey Adams, ahli biologi nyamuk di Harvard School of Public Health yang tidak berafiliasi dengan pekerjaan itu. "Dengan teknik inovatif seperti ini, kami dapat memperluas area di mana kami merilis [nyamuk yang dimodifikasi]."
Tujuan akhirnya sederhana: Kerumuli pejantan subur dengan kasim, dan saksikan jumlah nyamuk pembawa penyakit yang potensial. Apa yang disebut teknik serangga steril ini telah menghasilkan keberhasilan dalam hama pertanian seperti lalat buah, dan pada serangga lain yang membawa penyakit dari satu orang ke orang lain seperti lalat tsetse. Penggunaan teknologi pada nyamuk, bagaimanapun, adalah fenomena yang agak baru.
Ketika sampai pada itu, teknik serangga steril adalah permainan angka. Populasi liar harus dibanjiri dengan kotoran yang tumbuh di laboratorium, kadang-kadang dalam rasio di atas 10 atau lebih jantan steril untuk setiap lokal yang subur. Dan pembuangan sekali saja tidak akan berhasil: Daerah perlu dibanjiri berulang-ulang, sampai populasi nyamuk asli didorong ke tingkat yang dapat diabaikan (dan bahkan kemudian, itu dapat tetap menjadi kegiatan yang menjijikkan dalam pemeliharaan). Terlebih lagi, beberapa spesies nyamuk, termasuk nyamuk Aedes aegypti yang menularkan Zika, demam berdarah dan kuning, adalah kentang sofa klasik, yang sering bepergian tidak lebih dari beberapa ratus kaki dalam seumur hidup. Ini semakin meningkatkan kesulitan untuk memastikan cakupan yang luas.
Nyamuk sekarang dapat dibiakkan dan disterilkan secara massal di berbagai lingkungan laboratorium — gelombang radiasi yang cepat sudah cukup untuk sangat merusak sperma serangga. Namun, proses pengemasan yang aman, pengangkutan, dan pengiriman tentara steril ini ke lokasi di mana mereka akan melakukan pekerjaan kotor mereka adalah rintangan tersendiri. Sebagian besar upaya sejauh ini melibatkan pembebasan tanah dari kendaraan yang dilakukan manusia - tetapi truk yang bergelombang menaiki jalan yang belum selesai tak terhindarkan menabrak muatan berharga mereka, dan banyak daerah yang penuh dengan penyakit tidak dapat diakses oleh mobil.
Sebaliknya, para peneliti sekarang melihat ke langit.
"Drone benar-benar pengubah permainan, " kata Jürg Germann, insinyur utama WeRobotics.
Teknologi ini secara mengejutkan ada di mana-mana: Dengan harga beberapa ribu dolar, drone dapat dibeli dan diubah menjadi sopir nyamuk. Dibandingkan dengan mobil yang kikuk, drone setidaknya lima hingga 10 kali lebih efisien dalam menyebarkan nyamuk, kata Germann. Terlebih lagi, drone bersifat aerodinamis, dapat digunakan kembali, dan sama sekali tidak terbebani oleh jalan (atau ketiadaan). Di mana pun ada langit, sebuah drone dapat pergi, dengan nyamuk yang berhibernasi di belakangnya.
Pekerjaan sebelumnya dengan lalat buah telah menggunakan pesawat terbang ketinggian tinggi. Tetapi tidak seperti pesawat, drone dapat terbang rendah ke tanah, memastikan lebih presisi dan terkontrol — dan meminimalkan kerusakan yang rapuh mungkin terjadi saat mereka melompati pesawat. Yang terbaik dari itu, drone tidak perlu pilot rawan kesalahan: Para peneliti dapat mengatur jalan mereka di pangkalan dan melambaikan tangan.
Drone yang tersedia secara komersial dapat dikooptasi menjadi "limusin nyamuk, " seperti yang dirujuk oleh co-pendiri WeRobotics Patrick Meier, membawa 50.000 nyamuk sekaligus. (WeRobotics) Setelah setahun melakukan prototyping, WeRobotics dan IAEA melakukan upaya mereka ke lapangan. Mereka menetapkan pandangan pertama pada Brasil, di mana epidemi Zika, disebarkan oleh nyamuk Aedes aegypti, menyebabkan ribuan cacat lahir pada tahun 2015 dan 2016.
Selama tiga percobaan, para peneliti menyebarkan total 284.200 nyamuk Aedes aegypti jantan steril di sekitar komunitas Brasil Carnaíba do Sertão pada bulan Maret tahun ini. Dengan drone terbang dengan kecepatan penuh, para peneliti mampu menutupi ribuan kaki persegi dalam hitungan menit — dan lebih dari 90 persen nyamuk yang terbang di udara nampak menghambat pendaratan.
Bertahan dari tetes berbahaya hanyalah permulaan — tetapi pakar nyamuk IAEA Jérémy Bouyer senang melihat bahwa pria yang berasal dari drone ini bertahan melawan rekan-rekannya yang subur, menjadi ayah dari satu telur steril untuk setiap telur yang diproduksi oleh jantan liar. Bouyer optimis bahwa dengan semakin banyak finagling, jumlahnya akan terus naik.
Pada tahap awal seperti itu, sulit untuk menilai dampak jangka panjang dari serangan serangga tidak subur ini. Tetapi epidemi menyerang ketika Anda tidak mengharapkannya — dan pengendalian serangga adalah tentang menggigit penyakit sejak awal. WeRobotics dan IAEA sudah merencanakan lebih banyak percobaan dalam beberapa bulan dan tahun-tahun mendatang. Sementara itu, Germann dan timnya sedang berupaya meningkatkan kapasitas masing-masing drone dan meminimalkan kematian nyamuk. Akhirnya, para peneliti berharap untuk memberikan versi yang lebih baik dari teknologi mereka kepada para ahli lokal melalui program pelatihan intensif, menciptakan sistem penyebaran yang mandiri dan mandiri. Pada tahun 2020, WeRobotics berencana untuk memiliki sekitar 30 stasiun pengiriman drone di seluruh dunia.
“Kami tidak hanya ingin melempar teknologi ke masalah — itu tidak berdampak, ” kata salah satu pendiri WeRobotics, Patrick Meier. “Drone harus menjadi pahlawan dalam cerita ini. Bukan organisasi Barat. "
Seiring perkembangan teknologi, semakin banyak pintu yang dapat dibuka. Dalam perang melawan serangga pembawa penyakit, drone tidak baik untuk hanya menyebarkan paket hama. Pesawat tak berawak telah digunakan untuk memetakan tempat-tempat pengembangbiakan nyamuk — yang sulit dilacak dan dilacak dengan mata telanjang — memungkinkan para peneliti untuk lebih mudah mempelajari perilaku dan penyebaran nyamuk. Selain itu, dari sudut pandangnya yang tinggi, drone adalah alat yang sangat baik untuk penyemprotan insektisida.
Bahkan dalam ruang lingkup drone nyamuk, ada ruang tambahan untuk pertumbuhan, kata Adams, yang mempelajari perilaku reproduksi nyamuk Anopheles, yang dapat membawa parasit yang menyebabkan malaria , di bawah pengawasan peneliti penyakit menular Flaminia Catteruccia. Drone tentu saja tidak spesifik spesies, dan Bouyer, Germann dan Meier optimis bahwa Anopheles dan nyamuk lainnya dapat menjadi kandidat yang layak untuk diseminasi di masa depan.
Bahkan, ketika datang ke nyamuk Anopheles, Adams mengatakan, drone bisa jadi lebih menguntungkan. Anopheles bukan benjolan lesu seperti sepupu Aedes mereka. Airdropping penjual malaria ini mungkin lebih baik untuk Anda, karena lebih sedikit nyamuk yang dapat menutupi area geografis yang lebih besar.
Terlebih lagi, ada bukti bahwa sebagian besar wanita Anopheles (dan beberapa Aedes ) sebagian besar adalah monogami; bahkan, bagi para wanita dari beberapa spesies Anopheles, pilihan pasangan adalah keputusan sekali seumur hidup. Dan penelitian hormonal dan perilaku dalam kelompok Catteruccia dan lainnya telah menunjukkan bahwa, bahkan dalam kerumunan nyamuk kawin, segelintir bakhil secara tidak proporsional berhasil. Ini berarti beberapa hal: Pertama, kebanyakan nyamuk jantan akan, sayangnya, mati perawan. Kedua, dan mungkin yang lebih penting, perempuan cenderung memberi isyarat pada beberapa indikator kejantanan pria saat mereka melewati kerumunan. Suatu hari, kata Adams, para ilmuwan mungkin dapat mendorong nyamuk betina agar lebih memilih jantan steril daripada jantan subur, karena diberi insentif yang tepat.
Dalam persiapan untuk percobaan mereka, para ilmuwan IAEA memelihara ratusan ribu nyamuk Aedes aegypti di laboratorium. (WeRobotics) Tetapi teknik serangga steril hanyalah salah satu dari banyak strategi yang digunakan untuk menargetkan siklus reproduksi serangga haus darah ini. Dan meskipun sudah sangat efektif dalam banyak konteks, strategi ini bukan tanpa kekurangannya.
“Salah satu masalah terbesar adalah bahwa itu tidak melanggengkan diri sendiri, ” jelas Adams. "Kamu sering berakhir membutuhkan lebih banyak nyamuk daripada yang kamu kira."
Untuk satu hal, mendirikan pusat pemuliaan dan sterilisasi laboratorium ini di seluruh dunia akan menjadi prestasi yang luar biasa. Selama percobaan kecil mereka di Brasil, WeRobotics dan IAEA membiakkan lebih dari 700.000 nyamuk — jumlah yang harus ditingkatkan sangat banyak untuk memenuhi bahkan sebagian kecil dari kebutuhan global. Selain itu, mengisolasi populasi laki-laki hanya untuk sterilisasi dan pelepasan tidak semudah kedengarannya, dan kesalahan bisa sangat mahal. Wanita adalah pengisap darah dari kelompok itu — dan karenanya adalah utusan penyakit. Pelepasan yang tidak disengaja dari populasi yang bahkan 1 persen wanita sebenarnya dapat memperburuk epidemi, kata Adams.
Untungnya, ada banyak alternatif. Salah satu pilihan melibatkan pembuatan nyamuk yang dapat menularkan gen mematikan ke keturunannya — bentuk lain dari pengendalian kelahiran yang licik. Teknologi ini bisa sangat kuat ketika direkayasa bersama "drive gen" - pada dasarnya, elemen genetik yang memperkuat jalannya ke semua keturunan, tidak peduli orang tua mana yang membawa sifat itu. Penggerak gen dengan demikian menyebar melalui populasi pada kecepatan yang dipercepat, membuatnya lebih efisien daripada strategi seperti teknik serangga steril: Sejumlah kecil serangga dapat mendominasi populasi liar, agak mengurangi kebutuhan untuk produksi nyamuk massal.
Satu kekhawatiran yang diangkat beberapa ilmuwan dalam beberapa tahun terakhir adalah bahwa beberapa metode ini bertujuan untuk sepenuhnya menghilangkan spesies nyamuk tertentu. Dan terkait penyakit atau tidak, kepunahan adalah kepunahan.
Tetapi sekitar 3.500 spesies nyamuk berkeliaran di angkasa — dan banyak dari mereka memiliki fungsi ekologis yang tumpang tindih, kata Adams. “Menghilangkan satu spesies nyamuk tidak akan selalu memiliki konsekuensi lingkungan yang besar, mengingat jumlahnya ribuan, ” jelasnya. "Tapi tentu saja, kita harus tetap berhati-hati."
Salah satu alternatif untuk genosida keluar-masuk adalah memperkenalkan kekebalan terhadap parasit atau virus ke dalam populasi nyamuk. Digabungkan dengan drive gen, teknologi ini berpotensi menciptakan garis keturunan serangga abadi yang bebas menyuplai darah ke isi hati mereka — dan benar-benar bebas dari penyakit.
Tentu saja, metode ini juga tidak mudah. Sama seperti bakteri, virus, dan parasit yang mengembangkan resistensi terhadap obat-obatan, nyamuk dapat bermutasi keluar dari gen drive dan jenis manipulasi DNA lainnya. Bahkan jika itu terjadi pada tingkat yang rendah, satu individu dapat dengan cepat menyebarkan cegukan genetiknya ke generasi masa depan, membatalkan upaya bertahun-tahun.
Bouyer menunjukkan bahwa kecelakaan dengan mutasi dapat diatasi dengan mengandalkan teknik serangga steril berbasis iradiasi asli: Tidak mudah untuk menemukan solusi genetik untuk ketidaksuburan pasangan seksual. Selain itu, sementara teknik serangga steril telah digunakan selama beberapa dekade, ia menambahkan, modifikasi genetika yang canggih dan invasif mungkin menghadapi lebih banyak hambatan di jalan menuju komersialisasi, mengingat peraturan GMO ketat yang ada di banyak negara.
Tidak ada strategi pengendalian nyamuk tunggal yang bisa menjadi obat mujarab sendiri. Namun, kata Bouyer, di masa depan, beberapa teknik ini dapat digunakan secara efektif dalam kombinasi. Seperti halnya dengan obat-obatan dan obat-obatan lain, jauh lebih sulit bagi populasi untuk mengembangkan resistensi ketika melawan beberapa lawan sekaligus.
Bagaimanapun, Meier sangat antusias tentang kemungkinan penumpang baru untuk Air Mosquito. "Kami hanya limusin, " katanya sambil tertawa. “Nyamuk apa pun yang masuk ke limusin terserah ahli lainnya. Di pihak kami, selama ada nyamuk, [drop] akan bekerja — terlepas dari bagaimana mereka telah dimodifikasi. ”
