تکنیک عقیم سازی حشرات

Sterile Insect Technique

تاریخچه :

کشف ونظم در علوم متعددی مثل بیولوژی، شیمی، پرتودهی، رفتار شناسی حیوانات، بیولوژی سلولی و مولوکولی، ژنتیک و حشره شناسی موجب شد که با اشتراک آنها، بشر ایده های مورد علاقه و رایج خود را در مورد کنترل حشرات آفت به کار ببرد . در سال ۱۹۸۵ W.K.Rntgen کشف خود یعنی اشعه ایکس را مشاهده و گزارش کرد. در سال ۱۹۰۳ اثر بعضی از اشعه ها از جمله رادیوم روی سیستم تولید مثلی ورشد حشرات به وسیلهC.Bohn وA.Runner گزارش شد . در سال ۱۹۱۶یافت شد که میزان دز پایین اشعه ایکس ظرفیت تولید مثلی در سوسک سیگار (Lasioderma sericorne) را کاهش می دهد در حالی که دز بالا آن را می کشد . در سال ۱۹۲۶ H.J.Muller ثابت کرد که پرتو دهی با اشعه ایکس تغییراتی را در قابلیت توارثی مگس سـرکـهDrosophila) melanogaster) باعث خواهد شد . در ادامه جهش های مهم کشنده نیز به عنوان یکی از انواع متوالی جهش های القایی یافت شد . عقیمی جزئی نرها به وسیله اشعه ایکس نیز در بررسی های Muller به اثبات رسید .

در این دوره ایالات متحده آمریکا با یک مشکل بزرگ روبرو بود و آن مسئله مگس دام بود . این آفت سالانه در جنوب غربی ایالت متحده ۲۰ میلیون دلارو در جنوب شرقی ایالات متحده ۵۰ تا ۱۰۰ میلیون دلار به گله داران خسارت وارد می کرد . در طول سال ۱۹۳۵ یک شیوع شدید گزارش شد که به موجب آن ۱۲۰۰۰۰۰ مورد آز آلودگی حیوانات و ۵۵ مورد از آلودگی انسان اتفاق افتاده بود .

E.F.Knipling یکی از بزرگترین حشره شناسان وقت آمریکا همزمان مشغول بررسی مشکلات مگس دام و پیدا کردن راه حلی برای این مشکل بود . با توجه به تحقیقات انجام شده در اوایل قرن بیستم مبنی بر اثر بعضی پرتوها روی قابلیت باروری و توارث حشرات، در سال ۱۹۳۷Knipling تصور کرد که راه کنترل حشراتی مثل مگس دام، اختلال در فرایند های طبیعی تولید مثلی به وسیله مکانیسم های شیمیایی و فیزیکی است. بنابراین ایده عقیمی حشرات بخصوص جنس نر را ارائه داد .او دلیل آورد که اگر مگس نر بتواند در تعداد زیادی تولید بشوند، عقیم شوند و به محیط رها شوند آنها ممکن است نرهای وحشی را از رقابت خارج کنند . بر اساس یک سری احتمالات پایه ای ساده، نرهای وحشی بارور با ماده های وحشی بارور جفت گیری می کنند. از آنجایی که در مطالعات قبلی ثابت شده بود که ماده مگس دام فقط یک بار جفت گیری می کند آنهایی که با نرهای عقیم جفت گیری می کنند تخم های غیر بارور گذاشته و بنابراین نمی توانند نسلی تولید کنند (اثر مشابهی در آمیزش متقابل خواهد داشت).

ماده های گونه های زیادی از حشرات وجود دارند مانند ماده مگس دام که در هر سیکل زندگیشان فقط یک بار جفت گیری می کنند و این به جنس نر بستگی دارد ، به این شکل که جنس نر این حشرات هنگام جفت گیری مقداری از ترشحات غدد ضمیمه تناسلی خود را وارد اندام تناسلی جنس ماده می کنند . این ترشحات در رفتار جفت گیری حشرات ماده تاثیر گذاشته و از جفت گیری مجدد آنها ممانعت میکند .

Knipling بیان کرد اگر تعداد کافی از نرهای عقیم بتواند در جمعیت های وحشی رها شوند (۱۰ تا ۱۰۰برابر جمعیت طبیعی ) جمعیت مگس دام ضرورتا حذف گردیده و به سمت خاموشی پیش می رود . او وقت زیادی را صرف این ایده کرد و به زودی شروع به توسعه روش های آماری ساده در جمعیت مگس دام فعال و پویا کرد . این روش ها او را متقاعد کرد که مفهوم حشرات عقیم بر اساس قانون احتمالات می تواند عملی بشود اگر این روش ها بتواند برای عقیم کردن نرها و تولید انبوه مگس به میزان کافی توسعه یابند تا بتوانند نر های بارور را در مزرعه بعد از رها سازی از رقابت خارج کنند.

در سال ۱۹۴۶ Knipling مسئول بخش تحقیقات اثر حشرات روی محیط زیست و انسان در وزارت کشاورزی ایالات متحده(USDA) شد.همزمان با او دانشمند دیگری به نام Bushland در تگزاس مشغول مطالعاتی بر روی مگس دام و مشکلات ناشی ازآن بود . این دو، ارتباطات خود را به شکل متوالی برای تغییراتی در ایده اولیه و راه حل هایی برای برطرف سازی مشکلات این روش ادامه دادند .

در ژانویه ۱۹۵۰ درنشریه American Scientist پروفسور H.J Muller از دانشگاه Indiana در Bloomington گزارش داد که مگس های میوه میتوانند در اثر قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس عقیم شوند . این گزارش Knipling و Bushland را هیجان زده کرد و آنها تصمیم گرفتند تا تلاش کنند که این مراحل را روی مگس دام به اجرا بگذارند . آزمایشگاه Bushland امکانات کافی را برای اجرای این کار نداشت، او همچنین سرمایه لازم برای خرید امکانا ت را نیز در اختیار نداشت . اما او شخصی نبود که مایوس شود . Bushland حشرات را به صورت قاچاقی به یک آزمایشگاه اشعه ایکس در یک بیمارستان نظامی در سن آنتونیو جایی که او با بعضی از اعضای آن دوست بود می فرستاد . در آن روزها بخش اشعه ایکس زیاد شلوغ نبود بنابراین او قادر بود که از امکانات آنجا استفاده بکند. او دزهای متفاوتی از اشعه ایکس را روی مراحل حشرات بالغ، لارو و شفیره مگس دام تست کرد . او کشف کرد که مگس های دامی که در مرحله شفیرگی در معرض دز مناسب از اشعه ایکس قرار گرفتند، نه تنها بقا یافتند و به حشرات بالغ کاملا سالم تبدیل شدند از نظر جنسی نیز عقیم بودند و این یک موفقیت بزرگ بود.

بخشی از مشکل حل شده بود که همان عقیمی مگس دام بود بدون اینکه هیچ اثر

ی روی آنها و رقابتشان با نرهای وحشی در جفت گیری با ماده ها ایجاد کند . بخش دیگری از مشکل این بود که ” چگونه می توان شمار زیادی از مگس دام را تولید کرد و چه تعداد مورد نیاز خواهد بود؟ ” تا اغلب جمعیت های مزرعه را در مناطق وسیعی نابود کرد . Bushland مشکلات را با توسعه مدل هایی برای تولید انبوه حشرات و پیشرفت تکنولوژی عقیم سازی دنبال کرد در حالی که Knipling کارش را در مدل های آماری برای پاسخ به این سئوالات که چه تعداد مگس مورد نیاز خواهد ( با رهاسازی نرهای عقیم در قفس های صحرایی) تا بدست آوردن موفقیت کامل ادامه داد .

در سال ۱۹۵۴ Knipling فرصتی یافت تا تئوری اش را تست کند وقتی که دولت هلند از USDA برای کنترل مگس دام کمک خواست که عده زیادی از بزها و گاوهای شیرده را در جزیره Curacao در ونزوئلا کشته بود .

از طریق یک بارآوری ساده در فلوریدا ۱۷۰۰۰۰ مگس در یک هفته تولید شد که با استفاده از منبع پرتودهی گاما عقیم و به جزیره اتنقال و رهاسازی شدند . به زودی تعداد مگس های وحشی کاهش یافت و بعد از چندین ماه و در حدود سه نسل از جمعیت، مگس ها در جزیره ریشه کن شدند . جمع آوری توده های تخم در طی رها سازی حشرات عقیم نشان داد که میزان عقیمی ۶۹ درصد بعد از یک هفته، ۷۹ درصد بعد از چهار هفته، ۸۸ درصد بعد از شش هفته و۱۰۰ درصد بعد از هفت هفته بود .این نتایج با تئوری هایی که از قبل محاسبه شده بود بسیار نزدیک بود . از سال ۱۹۵۴ آلودگی در منطقه در حد قابل توجهی نبود .

این نمایش موفقیت آمیز روشهای رها سازی حشرات عقیم نه تنها Knipling و Bushland را هیجان زده کرد بلکه گله داران را نیز در مناطق آلوده ایالات متحده بسیار خوشحال کرد و یک اعتبار بزرگی به کار آنها بخشید .

این روش کنترلی بی مانند حشرات اکنون به عنوان تکنیک عقیمی حشرات (Sterile Insect Technique) یـــا روش رهـا ســــازی حـــشـرات عـقـیـم Sterile Insect Release Method) ) شناخته شده است . SIT به عنوان یک روش بینهایت موفق در کنترل مگس دام شناخته شد و منجر به بررسی اثر پرتو دهی روی قابلیت توارث تعداد زیادی از حشرات دیگر با خسارت اقتصادی قابل توجه شده است.

فرضیات و روش های آماری:
جهت دسترسی به این بخش با ما تماس بگیرید

 

استراتژی های SIT

روش SIT که در حال حاضر برای استفاده موفق از اصول نر عقیمی به کار می رود(Bortlett1990 ) تغییرات مهمی را از زمان فرمولاسیون اصلی Knipling نیافت و تلاش هایی که در طول این دوره صورت گرفت بیشتر به منظور سرعت بخشیدن به مراحل برنامه و نیز آسان سازی مشکلات بوده است . اصول کلی این تکنیک عبارتند از:

 

۱- تکنیک هایی که تولید مقدار زیادی از حشرات را با کیفیت عالی ممکن

سازد. ( ( Rearing Component

۲- تکنیک هایی که عقیم کردن شمار زیادی از حشرات رابا دقت ممکن سازد. (Treatment Component)

۳- حشرات قابل رقابت که به طور منطقی بتوانند بعد از عقیم سازی و رها شدن در بین جمعیت وحشی بقا یابند.(Competitiveness Component )

۴- سیستم های اقتصادی مناسب برای رهاسازی حشرات عقیم در مناطق مورد نظر وجود داشته باشد . (Release Component )

۵- زمان رها سازی باید با دوره حد اکثر تولید مثل هدف مورد نظر مطابقت داشته باشد.

۶- تعداد کافی از حشرات عقیم شده باید رها شوند تا بر جمعیت طبیعی غلبه کنند.

۷- یک جمعیت بسته و یک منطقه ایزوله تا از مهاجرت احتمالی افراد وحشی بارور به داخل جمعیت جلوگیری کند.(Reinfestation Component )

۸-ابزاری که جمعیت حشرات بومی را قبل وبعد از رهاسازی حشرات عقیم به درستی ارزیابی کند . (Evaluation Component )

نکته قابل توجه در مورد برنامه SIT این است که Knipling یک محاسبات آماری و ریاضی از پتانسیل تکنیک عقیم سازی حشرات قبل از سال ۱۹۳۷ فراهم کرد و در حدود ۱۳ سال (اواسط ۱۹۵۰) به طول انجامید تا او امتحانات اولیه را به اجرا بگذارد . او در خلال این مدت مشغول توسعه و تحول در روش های آماری و فرضیات خود بود . همچنین او در این مدت فرصت مناسبی برای اجرای ایده های خود نیافت بنابراین به انتظار نشست.

مزایا ومحدودیت های SIT

این روش کنترلی نیز مانند هرروش کنترلی دیگردارای مزایا و معایبی می باشد .

محدودیت های آن عبارتند از:

۱- بسیاری از حشرات در اثر تابش اشعه در

دزهای پایین باروری خود را حفظ کرده وعقیم نمی شوند . بدیهی است تابش در مقادیر بالاتر باعث مرگ آنها می گردد .

۲- بسیاری از حشرات را نمی توان در شرایط آزمایشگاهی وروی غذای مصنوعی به تعداد زیاد پرورش داد .

۳- شرایط جغرافیایی واکولوژیکی محل های زندگی بسیاری از حشرات، مانع استفاده از این روش در مبارزه با آنها می شود . به عنوان مثال برخی از حشرات دارای گسترش جغرافیایی بسیار وسیعی می باشند ودر نتیجه رهاسازی نرهای عقیم در این قبیل نواحی عملا غیر ممکن می گردد .

 

۴- این روش مبارزه ازتنها روش هایی است که می تواند یک گونه حشره آفت را تا مرز نابودی ۱۰۰ درصد پیش ببرد و این نکته از نظر علم اکولوژی غیر قابل قبول است چون این علم نابودی یک گونه جانوری در طبیعت را باعث اختلال در اکوسیستم می دانند .

مهمترین مزایای SIT عبارتند از:

۱- SIT یک روش منطقی وامن محیطی است که تکنولوژی هسته ای راه به عنوان ابزاری برای کنترل آفات در نظر می گیرد .

۲- SIT وقتی از دیگر روش های کنترلی پیشی می گیرد که می تواند با ارائه یک فرمول نهایی میزان جمعیت آفت وخسارت ناشی از آن را به حد صفر برساند. فقط ترکیبی از چندین روش کنترلی در مدیریت تلفیقی آفات می تواند به کاهش اساسی یا ریشه کنی آفات منجر شود .

۳- SIT به عنوان یک روش دوست دار محیط شناخته شده است زیرا هیچ گونه آلودگی در محیط زیسته ایجاد نکرده وتاثیری روی دشمنان طبیعی آفت وسایر حشرات غیر هدف ندارند .

۴- عامل تنوع و توسعه کشاورزی در بخش های زیادی از جهان می شود.