До того, как комар желтой лихорадки был случайно завезен в Новый Свет в результате работорговли 16 века, он был видом, обитающим только в Африке. Обладая высокой адаптивностью, он с тех пор стал инвазивным видом в Северной Америке, но исследователи из Университета штата Огайо, возможно, нашли способ уничтожить надоедливую популяцию на ювенильных стадиях.
Недавно опубликованная в журнале Insects новая статья описывает, как комары развили естественную устойчивость к некоторым химическим инсектицидам, и предлагает альтернативу, называемую сажей , разновидностью наночастиц на основе углерода или CNP.
Соавтор исследования и адъюнкт-профессор энтомологии в штате Огайо Питер Пьермарини описал CNP как «микроскопические» материалы, состоящие из органических элементов. В исследовании использовалась модифицированная версия технического углерода под названием Emperor 1800, которая часто используется для черного покрытия автомобилей. По его словам, хотя CNP являются относительно новой научной разработкой, они рассматриваются как новые инструменты для борьбы с различными видами насекомых и вредителей.
«Если мы сможем узнать больше о том, как работает сажа и как ее безопасно использовать, мы сможем разработать коммерчески доступную наночастицу, которая очень эффективна против устойчивых к инсектицидам комаров», — сказал Пьермарини.
Комар желтой лихорадки, или Aedes aegypti, — это вид комаров, известный тем, что распространяет не только желтую лихорадку, но и такие болезни, как вирус Зика, лихорадку денге и лихорадку чикунгунья . Взрослые особи редко улетают дальше, чем на несколько сотен метров от того места, где они появляются, но их обилие приводит к устойчивой передаче болезней — достаточно, чтобы каждый год уносить десятки тысяч жизней и госпитализировать еще сотни тысяч людей.
Из-за этого комар считается одним из самых смертоносных животных на планете. Целью этого исследования было выяснить, насколько токсичными могут быть эти наноматериалы для личинок комаров или неполовозрелых форм насекомого.
Вопреки распространенному мнению, не все комары стремятся превратить нашу кровь в свою последнюю еду. Самцы комаров питаются только цветочным нектаром; это самки будут потреблять нектар цветов и кровь, чтобы обеспечить свои яйца достаточным количеством белка для роста.
Когда самки комаров готовы отложить яйца, они возвращаются в стоячие водоемы, такие как озера или поилки для птиц, чтобы выпустить их. После того, как они вылупятся, эти личинки будут оставаться в воде около недели, пока не достигнут зрелости и не взлетят.
Чтобы проверить, будет ли Император 1800 эффективен в остановке этого процесса, исследователи работали в лаборатории с двумя разными штаммами комаров желтой лихорадки, один из которых чрезвычайно чувствителен к типичным химическим инсектицидам, а другой чрезвычайно устойчив к ним.
Применяя наноматериалы сажи к воде на самых ранних стадиях жизненного цикла комаров и проверяя их через 48 часов, они смогли определить, что CNP убивают личинок комаров быстро и эффективно.
«Учитывая свойства технического углерода, он обладает наибольшим потенциалом для уничтожения личинок, поскольку его можно взвесить в воде», — сказал Пьермарини. Их результаты показали, что материал, по-видимому, скапливался на голове, животе и даже в кишечнике личинок комаров, а это означает, что в какой-то момент личинки поглощали более мелкие частицы сажи.
«Наша гипотеза состоит в том, что эти материалы могут физически препятствовать их способности выполнять основные биологические функции. Это может блокировать их пищеварение или мешать их способности дышать», — сказал Пьермарини.
Однако была одна вещь, которая особенно удивила Пьермарини.
При первом взвешивании в воде сажа оказывалась одинаково токсичной для личинок устойчивых к инсектицидам и чувствительных к инсектицидам комаров, но чем дольше сажа находилась во взвешенном состоянии в воде перед их обработкой, тем более токсичной она становилась для личинок устойчивых к инсектицидам личинок.
«Когда вы впервые применяете раствор CNP, он имеет одинаковую токсичность против обоих штаммов», — сказал Пьермарини. «Но когда вы даете суспензии состариться в течение нескольких недель, она становится более мощной против резистентного штамма комаров».
Несмотря на то, что они не смогли определить причину смертей с промежутком времени, исследование пришло к выводу, что эти новые наноматериалы могут быть чрезвычайно полезными для борьбы с видами при применении в качестве профилактического лечения в местах размножения комаров.
Но, по словам Пьермарини, прежде чем его можно будет использовать в общественных местах, технический углерод должен пройти тщательное тестирование, чтобы убедиться, что он не нанесет вреда людям и окружающей среде в целом.
Соавторами были Эрик Мартинес Родригес, приглашенный ученый, в настоящее время обучающийся по программе магистратуры по энтомологии штата Огайо, и Паркер Эванс, предыдущий доктор философии. студент аспирантской программы трансляционных наук о растениях штата Огайо, и Мегха Калси, бывший исследователь с докторской степенью в области энтомологии.