اعتاد بول نيلسون على خوض معركة مع ذبابة الفاكهة الغازية المسماة الجناح المرقط دروفسيلا ، وهي آفة دمرت أكثر من نصف التوت في مزرعة مينيسوتا التي يديرها هو وفريقه. في السنوات الأخيرة ، قلصوا خسائرهم بما يقرب من 5٪ ، لكنها كانت كثيفة العمالة ومكلفة.
قال نيلسون ، المزارع الرئيسي في Untiedt’s ، وهي عملية للخضروات والفاكهة تقع على بعد حوالي ساعة غرب مينيابوليس: “إنها آفة إذا لم تكن على استعداد لقضاء الوقت فيها ، فستستحوذ على مزرعتك”.
قد يحصل نيلسون والمزارعون الآخرون في يوم من الأيام على أداة جديدة نتيجة البحث في جامعة ولاية كارولينا الشمالية حول الحشرات ، التي تدمر التوت بوضع بيضها فيها ويُقدر أنها تكلف المزارعين مئات الملايين من الدولارات سنويًا. قام الباحثون ، باستخدام مفهوم يسمى “محرك الجينات” ، بالتلاعب في الحمض النووي للحشرات بحيث تكون ذرية الإناث عقيمة ، والطريقة التي استخدموها لتحقيق ذلك قللت بشكل كبير من فرصة انتعاش السكان.
وجد الباحثون ، الذين نُشر عملهم يوم الإثنين في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، أنه إذا قاموا بتربية ذبابة معدلة مع ذبابة غير معدلة ، فإن ما يصل إلى 99٪ من النسل سيرث سمة العقم. استخدموا النمذجة الرياضية لإثبات أنهم إذا أطلقوا ذبابة فاكهة معدلة واحدة مقابل كل أربعة ذبابة لم تكن كذلك وفعلوا ذلك كل أسبوعين ، فقد ينهارون في مجموعة في حوالي خمسة أشهر.
إن التعديل الوراثي للحشرات كشكل من أشكال مكافحة الآفات ليس فكرة جديدة. أطلق العلماء بالفعل بعوضًا معدلًا وراثيًا ، على سبيل المثال ، يتزاوج مع السكان الأصليين لينتج ذرية تموت قبل سن الرشد لتقييد أعدادها وتساعد في مكافحة انتشار الأمراض التي تنقلها الحشرات مثل الحمى الصفراء وحمى الضنك وفيروسات زيكا. لكن هذه التكنولوجيا لم تنتشر على نطاق واسع في الزراعة لأن مبيدات الآفات كانت أرخص وأسهل في الاستخدام.
قال ماكس سكوت ، أستاذ علم الحشرات والمؤلف المشارك للورقة ، إن بعض طرق إطلاق الحشرات المعدلة وراثيًا لكبح أعدادها ستصبح باهظة الثمن إذا تم تطبيقها على نطاق واسع لأنه يجب القيام بها مرارًا وتكرارًا قبل القضاء على الآفات خارج. لكنه قال إن طريقة فريقه ، التي تعتمد على فكرة تسمى “محرك الجينات” ، تسهل انتشار العقم بسرعة أكبر عبر الأجيال المتعاقبة ، وهذا قد يعني عددًا أقل من الأوقات التي تحتاج فيها الجراثيم المعدلة إلى الإفراج عنها.
قال سكوت: “نحن متحمسون حقًا لهذا”. “يعمل النظام بكفاءة عالية.”
إذا نجحت العملية الجينية للباحثين في هذا المجال ، فقد تكون إضافة مهمة لترسانة المزارعين لتقنيات إدارة الآفات ضد حشرة مزمنة يمكن أن تقضي على 20-30 ٪ من محصول التوت حتى بعد استخدام مبيدات الآفات ، كما قال بيل هوتشيسون ، أستاذ وعلماء الحشرات الإرشادية بجامعة مينيسوتا. وأضاف أن مكافحة الآفات تتزايد مع تغير المناخ ، حيث أن فصول الشتاء الأكثر دفئًا تسمح للأنواع الغازية مثل الجناح المرقط drosophila بالبقاء على قيد الحياة بشكل أفضل في فصل الشتاء وتوسيع نطاقها حتى الشتاء الشتوي.
في Untiedt ، قال نيلسون إنه لاحظ فصول الشتاء الأكثر دفئًا والينابيع المبكرة. وقال إنه لا يزال ينتظر رؤية أول ذباب فاكهة لهذا العام ، لكنهم كانوا يأتون في وقت سابق كل عام إلى المزرعة التي تبلغ مساحتها 35 فدانًا تقريبًا من الفراولة والتوت والطماطم.
“لسنوات ظلوا يخبروننا أنك لن ترى (الجناح المرقط drosophila) أبدًا في الفراولة التي تحمل في شهر يونيو لأنهم انتهوا في وقت مبكر جدًا. هذا ليس صحيحا. لقد وجدناهم في الفراولة التي تحمل في شهر يونيو.
لمكافحة الآفات ، استخدم نيلسون وفريقه المبيدات الحشرية والفخاخ وقضوا وقتًا طويلاً في البحث عن الحشرات الصغيرة. قال هوتشيسون إن بعض المزارعين يستخدمون شبكات التهوية أو البلاستيك الذي يخلق نوعًا من الدفيئة على ثمارهم. لكن كل هذه الأساليب لها عيوب. يمكن للمبيدات الحشرية أن تقتل الحشرات المفيدة ، ويمكن أن يتطلب الرش من المزارعين الذين يتركون الناس قطف التوت أن يوقفوا عملياتهم لبضعة أيام. قد يكون تركيب الشباك صعبًا ، وقد تؤدي الأغطية البلاستيكية إلى ارتفاع درجة حرارة المحاصيل.
لوتشيانو ماتزكين ، أستاذ مشارك في علم الحشرات بجامعة أريزونا ، يدرس الطحالب وأنواع الآفات الأخرى مع التركيز على الزراعة. قال ماتسكين ، الذي لم يكن جزءًا من الدراسة ، إن تركيز فريق سكوت على إيقاف الآفة عن طريق تعقيم الإناث حل مشكلة تحدث أحيانًا مع تقنية محرك الجينات – وهي أن طفرة جينية محظوظة يمكن أن تنشأ وتنتقل ، تقاوم ما كان العلماء يأملون في ذلك. يحقق.
قال ليريك بارثولوماي ، الأستاذ في كلية الطب البيطري بجامعة ويسكونسن-ماديسون الذي يدرس الإدارة المتكاملة للآفات وعلم حشرات الصحة العامة الذي لم يكن جزءًا من الدراسة ، إن “الأساليب الجينية المصممة بشكل متزايد” ستكون ضرورية في المستقبل لحماية المحاصيل والأشخاص من الآفات ، خاصة مع زيادة مقاومة المبيدات الحشرية.
البحث سنوات بعيدا عن التطبيق العملي. ينتقل سكوت وفريقه إلى المزيد من التجارب المعملية لمعرفة ما إذا كانت النمذجة الرياضية صحيحة أم لا ، ثم يخضعون لعملية تنظيمية قبل الانتقال إلى التجارب الميدانية. ستكون هناك حاجة أيضًا إلى مزيد من البحث لمراعاة الاعتبارات مثل التباين الجيني الإقليمي داخل نفس النوع والتأثير البيئي للتفاعلات مع الأنواع الأخرى ، وهو أمر أبرزه كل من سكوت وماتزكين.
وقال ماتزكين إنه إذا لم تكن هناك مخاطر بيئية سلبية ، فإن “نهج المكافحة الحيوية الناجحة هو الأفضل دائمًا” على مبيدات الآفات ، التي لها عواقب بيئية كبيرة وتكاليف خاصة بها. لهذا السبب ، كما يقول ، تدرس أقسام علم الحشرات في جميع أنحاء البلاد بيولوجيا وبيئة الحشرات في نفس الوقت الذي يعمل فيه باحثون آخرون على مناهج معدلة وراثيًا للتحكم في عدد السكان في مجموعة واسعة من الآفات.
في غضون ذلك ، سينتظر نيلسون ليرى ما إذا كانت هناك حلول جديدة تساعده في إدارة الآفات. يزرع مع ابنه البالغ من العمر 24 عامًا ويقول إنه قلق بشأن المستقبل.
سيخبرنا الخبراء جميعًا بما يحدث. ولكن أثناء قيامنا بالزراعة ، ننظر إلى الأمر ، كيف سيغير هذا الأشياء للجيل القادم؟ ” سأل. “إذا فقدنا مبيعاتنا من محاصيلنا من التوت ، فهذه صفقة كبيرة جدًا لمزرعتنا.”
__
تابع ميلينا والينغ على تويتر على تضمين التغريدة
__
تتلقى التغطية المناخية والبيئية لوكالة أسوشيتد برس الدعم من عدة مؤسسات خاصة. تعرف على المزيد حول مبادرة المناخ الخاصة بـ AP هنا. AP هي المسؤولة وحدها عن جميع المحتويات.