Дрону поручили распыление стерильных комаров

Ученые из восьми стран разработали и опробовали в реальных условиях дрон для выпуска в природу стерильных комаров-самцов — они конкурируют за самок с обычными комарами и вскоре популяция комаров в местности значительно сокращается. Дрон содержит контейнер, рассчитанный на несколько десятков тысяч комаров, и систему дозированного выпуска, не травмирующую насекомых. Эксперименты показали, что сброс с высоты позволяет равномерно и более эффективно распределять комаров по местности, чем выпуск с земли, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.

Около 17 процентов инфекционных болезней в мире приходится на трансмиссивные заболевания — то есть передающиеся к человеку через кровососущих переносчиков. Многие из этих болезней, в том числе малярия, лихорадки денге и Западного Нила, а также вирус Зика переносятся комарами. Ученые пытаются побороть эти болезни двумя путями: медикаментозными методами, направленными на человека, то есть разработкой вакцин и лекарств, а также методами контроля популяций переносчиков.

Один из самых перспективных примеров второго типа — это метод стерильных насекомых. Он заключается в том, что ученые в лаборатории стерилизуют с помощью ионизирующего облучения множество самцов комаров определенного вида, а затем выпускают их в природу, смешивая с естественной популяцией. Затем стерилизованные самцы спариваются с фертильными самками и тем самым не дают им оставить потомство, что приводит к общему снижению популяции через некоторое время.

Один из главных недостатков этого метода заключается в том, комаров необходимо распределить по большой территории, причем распределить равномерно. Ученые под руководством Жереми Буйе (Jérémy Bouyer) из Университета Монпелье создали дрон, способный в автоматическом режиме разносить стерилизованных комаров по относительно большой территории. Исследования проводились в двух местах: тестирование в лаборатории в австрийском Зайберсдорфе и полевые испытания в бразильской деревне Карнаиба-До-Сертау, из которой авторы отбирали особей желтолихорадочного комара (Aedes aegypti).

Касательно подготовки комаров, ученые использовали стандартный подход: их разводили, затем отделяли самцов благодаря межполовому отличию в размерах у этого вида, стерилизовали с помощью ионизирующего излучения, а так же помечали флуоресцентным красителем для контроля. Главное новшество исследования заключается в создании устройства для воздушного сброса с дрона.

Исследователи использовали коммерческий гексакоптер с креплением для полезной нагрузки — на него повесили устройство для выпуска. Оно состоит из контейнера на примерно 50 тысяч комаров и цилиндра с шестью выемками, вмещающими по 800 комаров. Цилиндр присоединен к шаговому двигателю, вращающему его. Во время каждого поворота внутрь выемки в цилиндре из контейнера попадает одна порция комаров, а из нижней выемки комары падают на наклонную площадку, с которой они затем падают вниз на землю. Перед взлетом в дрон устанавливают охлажденный контейнер с обездвиженными комарами, а во время полета пониженная температура частично сохраняется благодаря изоляции из материала с фазовым переходом. В дроне также установлены две камеры для контроля полета и сброса комаров, а также датчики температуры и влажности.

Подобрав оптимальную плотность комаров в контейнере, скорость вращения цилиндра и прочие параметры, ученые отработали работу устройства в лаборатории и приступили к испытаниям в бразильской деревне. Полевые испытания проходили в два этапа. На первом авторы выпустили суммарно 50400 комаров с земли или дрона, зависшего над той же точкой на высоте 50 и 100 метров. Комары из разных групп (высота и дата выпуска) были помечены разными маркерными веществами, чтобы за ними было легко следить с помощью 35 ловушек, установленных на близлежащей территории площадью 20 гектаров. Последующий анализ комаров в ловушках показал, что их доля захваченных обратно через ловушки комаров уменьшается по мере увеличения высоты выпуска, радиус распространения наоборот увеличивается, а уровень выживаемости примерно был примерно равным.

Во втором эксперименте исследователи с помощью дрона сбросили с высоты 100 метров более 165 тысяч стерильных комаров. Анализ показал, что комары были пойманы в 24 из 35 ловушек, а доля повторного захвата составила 0,32 процента, что значительно выше, чем в сопоставимых исследованиях в Бразилии и Китае, в которых комаров выпускали на земле. Анализ яиц комаров в ловушках типа ovitrap показал, что доля нежизнеспособных яиц выросла в полтора раза по сравнению с соседней зоной, где стерильных комаров не выпускали.

Одна из проблем в больших проектах по вытеснению естественной популяции комаров стерильной популяцией заключается в том, что их необходимо транспортировать в больших количествах. В 2018 году американские исследователи выяснили, что оптимальные параметры транспортировки — это 240 комаров на кубический сантиметр при температуре 14 градусов Цельсия.

Григорий Копиев