4. heinäkuuta 2014

Biotekniikkaa hyttysaseena - VectoBac G:n toimnta



Hyttyset, nuo inisevät ja pistävät pirulaiset ärsyttävät joka kesä niitä, jotka liikkuvat ja viettävät aikaa jossain muuallakin kuin vain kaupunkien keskustoissa. Sattumoisin silmiini osui Talouselämän lyhyt juttu ruotsalaisten hyttysaseesta, jota levitetään helikopterista. Pahoina hyttyskesinä Nedre Dalälvenin rantojen asukkaat Ruotsissa ovat joutuneet monina kesinä pysymään sisätiloissa. Nyt sota hyttysiä vastaan on kuitenkin voitettu ja alueella on niin vähän hyttysiä, että paikallisella leirintäalueella riittää kävijöitä, kertoo Talouselämä. Salainen ase on biologinen torjunta-aine Vectobac G. Aine sisältää BTI:tä, eli Bacillus thuringiensis istraliensisia, joka hyökkää hyttysen toukkien ruoansulatuskanavaa vastaan. Ainetta on käytetty jo vuodesta 2002 lähtien. Mitä tämä hyttysase siis oikeasti on ja miten se toimii? VectoBac G on tietenkin liikesalaisuus, mutta jotainhan aiheesta saa aina selville tarpeeksi syvältä kaivamalla. Aihe ei liity blogiini oikeastaan millään tavalla, mutta tiede sen takana on mielenkiintoista ja yleissivistys ei ole koskaan pahasta.

Etenkin tulva-alueilla hyttysten torjunta on tärkeää, koska ne levittävät erilaisia tauteja ja ovat kiusaksi sekä eläimille että ihmisille. Biologinen torjunta-aine VectoBac G on yhdiste, joka sisältää Bacillus thuringiensis israelensis (Bti) -bakteeria ja sen itiömuotoa. Bti pohjaiset torjunta-aineet ovat olleet kaupallisesti saatavilla monissa maissa jo 1980-luvulta lähtien ja esimerkiksi maissi onkin saatu geneettisesti muokattua tuottamaan itse omaa Bt-toksiinia tuholaistorjuntaan. Bakteeri ja sen tuottama toksiini on erittäin myrkyllinen hyttysten toukkavaiheille, mutta sillä ei ole vaikutusta hyttysten muniin, kotelovaiheeseen tai aikuisiin yksilöihin. Bti toimii vain yhtä sukupolvea vastaan kerrallaan, joten jos uusia hyttysaaltoja syntyy, torjunta pitää tehdä uudestaan.

Bacillus thuringiensis (lyhenne Bt) on hyvin yleinen maaperästä löytyvä bakteeri, jota tavataan vähän joka paikasta ja jota löytyy luonnostaan vaikkapa perhosten suolistosta. Kasvumahdollisuuksien heikentyessä bakteerit voivat muuttua itiömuotoon, joka on niiden säilymismuoto. Näin ne kestävät paremmin ympäristön vaikeita olosuhteitata. Bakteerien muodostaessa kestäviä itiömuotoja (englanniksi endospore) huonojen olojen vallitessa, monet Bt-kannat muodostavat kiteistä proteiinia (δ-endotoksiinia) ja joidenkin bakteerikantojen toksiini onkin huomattu toimivan hyönteismyrkkynä. Bt-myrkky (δ-endotoksiini, kutsutaan myös nimellä Cry-proteiini, koska sitä koodaa Cry-geenit) on siis kiteinen proteiini, joka hyönteisen elimistössä hajoaa ja imeytyy. Elimistöön päätyy pienempiä kiteitä, jotka vahingoittavat suolen epiteeliä, tekevät siihen reikiä ja aiheuttavat tulehdusta, nälkiintymisen ja kuoleman hyttyselle.

Itiönmuodostuksen aikana tuotettu kiteinen proteiini on reagoimaton, eli biologisesti inaktiivinen myrkyn esiaste (englanniksi protoxin). Siitä ei siis sellaisenaan ole mitään vaaraa ja bakteerin tai toksiinin esiasteen joutuessa hyttysentoukan pinnalle niillä ei ole mitään vaikutusta. Toksiinin esiaste kuitenkin aktivoituu, kun hyttysentoukka syö sen ja toksiinin kiderakenne liukenee suoliston emäksisissä olosuhteissa (ph > 8). Toksiini aktivoituu tiettyjen proteiineja pilkkovien entsyymien toimesta ja kiinnittyy viimein suolen seinämiin tiettyihin spesifisiin kohtiin. Nyt aktivoitunut toksiini tekee suolen seinämiin reikiä, vesitasapaino häiriintyy ja solut alkavat turvota ja hajota. Tämä taas lamauttaa suolen toiminnan ja toukka lakkaa syömästä. Useimmat hyttysen toukat kuolevat muutaman tunnin kuluttua ravinnonotosta.

Hyttysase on siitä hyvä, että se on hyvin spesifinen ja ympäristölle ystävällinen, eli siitä ei ole juurikaan haittaa muille hyönteisille, pölyttäjille, kaloille, villieläimille tai ihmisille. Suurimpaan ryhmään hyttysaseen muista, ei tarkoitetuista kärsijöistä jääkin surviaissääsket, jotka ovat alttiita aineelle. Juuri toimintaperiaatteen takia hyttysaseesta ei ole vaaraa ihmisille tai muille eliöille, koska se periaatteessa vaatii aineen syömisen, suolessa emäksiset olosuhteet liuetakseen, tietyt entsyymit (proteaasit) aktivoituakseen ja suolen pinnalta tietyt reseptorit kiinnittyäkseen. Hyttysaseen on tarkoitus tuhota vain hyttysen toukat, jossa se onkin erittäin hyvä ja nopea. Hyttysaseen käytän jälkeen tulokset nähdään jo alle vuorokaudessa ja vaikutukset kestävät 2-4 viikkoa.

Kuten aikaisemmin onkin mainittu, Bti toimii vain yhtä sukupolvea vastaan kerrallaan. Tämä johtuu toksiinin esiasteen herkkyydestä auringonvaloon. Suorassa auringonvalossa jopa 60 % voi hajota päivän aikana. Siksi hyttysaseen ruiskutus pitääkin ajoittaa tarkasti hyttysentoukkapopulaation suurimpaan piikkiin. Toksiinin huono säilyvyys tosin estää hyvin hyttysentoukkia kehittämästä resistenssiä asetta kohtaan. Hyttysaseen epäsuorista vaikutuksista ympäristöön ei ole vielä hirvittävästi tutkimustietoa. Hyttysten vaikutusta ja niiden puuttumista on kuitenkin tutkittu esimerkiksi kotieläimillä. Esimerkiksi maidon tuotanto nousi 6.23% ja maidon rasvaprosentti 11.8%, kun käytettiin hyttyskarkotetta. Näin hyttysten välttely ei enää aiheuttanut verenhukkaa ja lyhentänyt ruokailuun käytettävää aikaa tuotantoeläimillä. Jos hyöty on tuotantoeläimillä tätä luokkaa, niin hyttysasetta ei voi mitenkään pitää turhana. Lisäsihän se jo Ruotsissa paikallisesti käytettynä vieraita leirintäalueella ja helpotti paikallisten kesänviettoa.

Siinäpä se tiedepläjäys. Toivottavasti artikkelista oli jollekin jotain iloa. Ehkäpä suhde tieteeseen ja teknologiaan nousi pykälän verran ja luonnontieteet alkavat kiinnostamaan. Jos joku tästä tykkäsi ja piti mielenkiintoisena, niin kannattaa kommentoida. Tämän perusteella voin sitten päätellä, kannattaako tieteen popularisointiin pureutuvia artikkeleita kirjoittaa enempää. Ehkäpä joku Tieteen Takana-osio mielenkiintoisilla aiheilla olisi hauska ottaa mukaan blogiin? Ehdotuksia otetaan vastaan.


Artikkelin lähteinä on käytetty pääosin seuraavia artikkeleita:
  • Mistra EviEM PS4 Pilot Study, Biological control of mosquitoes using Bacillus thuringiensis israelensis: a pilot study of effects on target organisms, non-target organisms and humans
  • Molecular Biotechnology: Principles and Application of Recombinant DNA, 3 rd edition

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...