במחקר ישראלי חדש פותחה דרך לצמצום אוכלוסיית היתושים באמצעות עריכה גנטית. על כך ועל דרכים חדשניות נוספות לריסון המזיקים הטורדניים
יתושים נחשבים לבעל החיים הקטלני ביותר בעולם. עשרות המחלות שהם נושאים גורמות ליותר ממיליון מקרי מוות בשנה; יכולת ההפצה הזאת מקנה להם את הכינוי "וקטור למחלות", אם כי מתוך למעלה מ-3,700 מיני יתושים שנפוצים בכל רחבי העולם (מלבד באנטארקטיקה), פחות מעשרה אחוזים הם אכן כאלה. עיקר מפיצי המחלות הם יתושים מהסוגים יתוש (Culex; לסוג זה שייך יתוש הבית הנפוץ ביותר), אָנוֹפֵלֶס (Anopheles; יתושים אלה הם הנשאים העיקריים של מחלת המלריה) ויַתּוּשׁ-יוֹם, שנקרא גם אֵדֶס (Aedes; סוג זה כולל את יתוש-היום הטיגריסי הידוע לשמצה).
קבוצת מחקר מהאוניברסיטה העברית בירושלים, בראשות פיליפוס פפתאנוס (Papathanos), פרסמה מאמר ובו מתוארת טכניקה לניהול אוכלוסיית היתושים באמצעות עריכה גנטית שמטרתה שינוי יחס הזוויגים באוכלוסיית היתושים. בביולוגיה זוויג הוא סיווג בעל החיים לזכר או נקבה, והוא נבדל מהמונח מין המתאר קבוצה של פרטים שמסוגלים להתרבות ביניהם ולהעמיד צאצאים פוריים.
במינים רבים של יתושים, נקבות בוגרות (ורק הן) צורכות דם, שהחלבונים בו משמשים אותן להתפתחות הביצים. יתושות מטילות ביצים עד עשר פעמים במהלך חייהן, סמוך למקור מים או בתוכו; כל הטלה מכילה בין 30 ל-300 ביצים, והיתושים הצעירים שבוקעים מהן מגיעים לבגרות תוך ארבעה עד עשרה ימים. לאחר מכן צפויה תוחלת החיים שלהם להגיע לחודש תלוי בתנאי הסביבה. קצב הרבייה המהיר, לצד שכיחותם, המגע הישיר שלהם עם דם נגוע, יכולתם לנוע למרחקים והחשאיות שבה הם מצליחים לעקוץ – כל אלה הופכים את היתושים למפיצי מחלות יעילים ומהירים במיוחד.
אך השפעת היתושים על חיינו אינה מתמצה בהפצת מחלות. יתושים וחרקים מזיקים אחרים גורמים נזק שעלותו נאמדת בכ-70 מיליארד דולר בשנה. ההתמודדות עימם חיונית להפחתת השפעתם על איכות החיים, על בריאות הסביבה, על הכלכלה ועל תחומים נוספים. ואכן, שוויו של שוק הדברת היתושים, שמבוססת ברובה על כימיקלים רעילים, צפוי להגיע ל-1.58 מיליארד דולר עד שנת 2032. עם זאת, חלק מהחומרים האלה טומנים בחובם סכנה בריאותית לבני אדם ולבעלי חיים נוספים, וחלק ממיני היתושים אף פיתחו עמידות כנגדם. יתרה מזאת, לחיסול מזיקים עלולות להיות תוצאות בלתי מכוונות, כגון הופעת מזיקים אחרים ובעייתיים עוד יותר בתוך הנישה האקולוגית שהתפנתה, וכן אובדן שירותים אקולוגיים חיוניים, כמו האבקה, או בקרה ואיזון של אוכלוסיות מזיקים אחרות. מכאן שההדברה עלולה לגרור בסופו של דבר נזק ממשי לסביבה ולבריאות האדם – אולי חמור עוד יותר מהנזק שמחוללים היתושים עצמם.
נשא של נגיף קדחת דנגי ונגיף קדחת מערב הנילוס. יתוש-יום מצרי Aedes aegypti | מקור: Toeizuza Thailand, Shutterstock
אז מה עושים?
חלק מהמחקר בתחום ההתמודדות עם יתושים מתמקד במציאת חומרים דוחי יתושים חדשניים, כמו שכבת קריסטלים ננו-מבניים שמורכבים מתאית (צלולוז), או עוסק בהדברה מנקודת מבט ביולוגית יותר, כמו פטרייה מפרקת יתושים. אבל האם תיתכן דרך אחרת? דמיינו עולם שבו במקום לנסות לחסל את היתושים, מנסים בני האדם לחיות לצידם – בצורה נשלטת. התרחיש הזה, שנקרא "ניהול מזיקים", מתמקד בתיחום גודל האוכלוסייה, הגבלת הפגיעה בסביבה, פגיעה בחיוניות ועוד, במטרה לצמצם את ההשפעה השלילית של המזיק – בניגוד להשמדתו המוחלטת. אימוץ הגישה הזאת יועיל לשימור האיזון האקולוגי והמגוון הביולוגי, וגם לחקלאות.
אחת השיטות לניהול מזיקים היא להשתמש בטורפים הטבעיים שלהם, כמו דגים שאוכלים זחלי יתושים. ישנן חברות, כולל בישראל, שמתמחות בגידול חרקים מועילים לחקלאות, מקדמות פתרונות ניהול מזיקים בני קיימא, מצמצמות את התלות בקוטלי חרקים בני סיכון, ומשפרות את פרקטיקות החקלאות העולמית. שיטה אחרת היא פיתוח טכניקות גנטיות לניהול בטוח של אוכלוסיית היתושים – בין שבאמצעות עיקור של הזכרים, ובין שבפגיעה ביכולת של הנקבות לעוף, לעקוץ או לשאת מחלות, באמצעות הנדסה גנטית.
דג טורף המשמיד ביעילות רבה זחלים של יתושים, בכללם מהסוג אנופלס. גמבוזיה מצויה | topimages, Shutterstock
פחות יתושות – פחות מחלות
החוקרים מקבוצת המחקר מהאוניברסיטה העברית בירושלים שינו את יחס הזוויגים בתוך אוכלוסיית היתושים ממין Anopheles gambiae, שהם הווקטורים העיקריים של מחלת המלריה. כך הקטינו את כמות הנקבות העוקצות – במטרה להפחית את מספר היתושים הכולל ולשלוט בהפצת המחלה.
שחרור לטבע של יתושים עקרים ממין זכר הוא טכניקה ידועה לצמצום אוכלוסיות של יתושים, שכן הזכרים העקרים מתחרים בזכרים הפוריים על חסדי הנקבות, והאחרונות מביאות לעולם פחות יתושים צעירים בדור הבא. השיטה הזאת דורשת תחזוקה מתמדת ושחרור כמויות גדולות במיוחד של יתושים עקרים. כדי לצמצם את הצורך הזה, במחקר החדש נעשה שימוש בתופעה גנטית בשם דחיפת גנים. בדרך כלל, גֵנים עוברים לצאצאים בתורשה מנדלית – כלומר, הסיכוי לרשת גרסה מסוימת של גֵן מהאב זהה לסיכוי לרשת גרסה אחרת מהאם, כלומר יחס של 50/50, והתוצאה היא אקראית. לעומת זאת, חלק מהגֵנים בטבע "מרמים", ולכן הסבירות שיועברו בתורשה עולה. הגֵנים ה"רמאים", אם כן, יתפשטו מהר מאוד; במחקר השתמשו בתופעה הזו ובהנדסה גנטית כדי להפיץ גֵנים נבחרים באוכלוסיית היתושים. הגֵנים הללו יכולים להגיע לכדי דומיננטיות מוחלטת לאחר מספר דורות.
שינוי החומר הגנטי של היתושים הוא אחת הדרכים להפיץ תכונה מבוקשת באוכלוסייתם. הצאצאים של נקבה שעברה הנדסה גנטית באחד מהגנים וזכר רגיל | Umeggy / Science Photo Library
שינוי, אבל לא מהסיבה שחשבנו
אז איך תכננו החוקרים לשנות את יחס הזוויגים באוכלוסיית היתושים? הם פגעו בגֵן שחשוב להתפתחות תקינה של נקבות היתושים עוד במהלך החיים העובריים, כך שימותו לפני שיגיעו לבגרות. על בסיס מודלים מתמטיים, הם שיערו שהמערכת תגביל את עצמה והגן הקטלני לא יתפשט יותר מהרצוי, אך כן יתפשט באוכלוסייה בהתמדה לאורך הדורות.
החוקרים השתמשו במערכת העריכה הגנטית זוכת הנובל קריספר (CRISPR/Cas9) כדי ליצור תשעה זנים מהונדסים של יתושים שהנקבות בהם לא יכולות להתפתח, ובדקו בתנאי מעבדה את השינוי ביחס הזוויגים. שלושה מהזנים אכן הראו יחס זוויגים מוטה במידה ניכרת לטובת הזכרים, אך בניגוד לציפיות, השינוי ביחס הזוויגים לא נבע מהתפתחות לא תקינה של הנקבות, אלא מהעברה מוטה של תאי זרע נושאי כרומוזום Y.
"שיטה זו יכולה לדכא קשות את אוכלוסיית היתושים, כי הגנים תוכננו להתפשט לכל האוכלוסייה. אנחנו לא צריכים להגדיל [את קצב הייצור] אם נהפוך את המערכת ליעילה יותר, עם שחרור המספר הקטן ביותר של יתושים", אמר פפתאנוס בריאיון לאתר ISRAEL21c. המחקר עדיין רחוק מלהשפיע ישירות על חיי היומיום שלנו, וייתכן שיידרש דיון רחב על ההשלכות האתיות והסביבתיות של דחיפה גנטית לפני שהיא תיושם בשטח, מחוץ לגבולות המעבדה. ובכל זאת, זוהי הוכחה שתיתכן דרך מאוזנת, יעילה וידידותית לסביבה להתמודד עם מזיקים – וייתכן שהודות לה, עתיד המלחמה ביתושים ייראה אחרת לחלוטין ממה שאנחנו מכירים.
להרחבה, ראו הרצאות MIT בנושא דחיפת גנים (באנגלית):
