Het voorspellen van de effectiviteit van de bevolking Replacement strategie met behulp van wiskundige modellering

Je kunt geen experimenten uitvoeren op ecologische schaal omdat dat geen experiment is. Het is de daadwerkelijke vrijlating. Wat als er iets misgaat?

Onthoud dat deze muggen een aantal zeer ernstige ziekten overbrengen. Wat als ze superkevers worden en ze beginnen effectiever te verspreiden? Misschien zullen ze zelfs andere ziekten beginnen te verspreiden die ze in het verleden niet konden overbrengen.

We moeten onze beleidslijnen echt formuleren op basis van computermodellen, net zoals we computermodellen hebben voor alle mogelijkheden bij het laten landen van iemand op de maan. Zo ook moeten we simulaties hebben van alle mogelijkheden voor wat er gebeurt nadat we genetisch gemodificeerde muggen vrijlaten. Ik ben Charles Taylor.

Ik werk aan de Universiteit van Californië in Los Angeles in de afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie met mijn studenten en postdocs. Ik heb gewerkt aan wiskundige aspecten van de poging om genetisch gemodificeerde muggen te gebruiken om malaria te bestrijden. We hebben verschillende aanpakken geprobeerd voor verschillende delen van het probleem.

En vandaag laat ik jullie een beetje zien van ons werk dat we de afgelopen jaren hebben gedaan en stel ik je voor aan een van mijn studenten, John Marshall. Het modelleren dat we hebben gedaan, is van verschillende soorten. Allereerst zijn er basiskenmerken van de biologie die moeten worden begrepen en die modellering vereisen.

Bijvoorbeeld, wat is de populatiegrootte, de overleving en de beweging, en je zult hier enkele voorbeelden van zien. Dan is het volgende om te begrijpen dat als we een transposable element gaan vrijgeven, we weten dat er minstens 2050 variabelen zijn die waarschijnlijk belangrijk zijn. De belangrijkheid is soms moeilijk te beoordelen door alleen middels verbale argumenten, en we willen graag goede wiskundige modellen om echt precies te zijn en om uitspraken te doen zoals, als dit gaat werken, dan moet de fitness van de trans van de getransponeerde mug zo en zo zijn, of de beweging van de mug moet zo zijn.

En zo, en je zult zien dat we wat analytisch werk hebben gedaan in dat opzicht. Het volgende soort probleem is niet alleen om verwachtingen af te leiden, maar eerder om te evalueren wat er gebeurt na de eerste vrijlating. Als we een test doen en dan enkele resultaten krijgen, wat betekent dat dan?

Betekent het dat we succesvol zijn geweest of dat we een mislukking hebben gehad? En daarom zijn er meer gecompliceerde simulaties voor nodig. Bij wijze van parentese, dat is wat we als eerste in het model hebben geïntroduceerd, deze groep vier.

En dan hebben we de ernstiger problemen, vooral ernstige problemen van ethische overwegingen. Wat kan er misgaan? Hoe ernstig zijn dingen die mis kunnen gaan?

Als we een goede stopregel hebben, moeten we daar heel duidelijk over zijn en weten wat we gaan doen om de puinhoop op te ruimen als er iets misgaat. Laten we zeggen dat we een supermug maken. De eerste soort studies die we deden, was om de kernparameters en hun waarden in, voor de populaties te identificeren.

Hoe groot is de populatiegrootte? Hoeveel genstroom is er? Wat is de dagelijkse overleving van de muggen in dit gebied?

We gebruikten een zeer goed gevestigde traditionele methode genaamd Mark Release recapture. De manier waarop mark release recapture werkt, is dat we eerst een groot aantal muggen vangen, laten we zeggen duizend. We gaan naar de dorpen, zuigen ze van de muren, stoppen ze in een fles en dan doen we een beetje stof dat onder uv fluoreert, net zoals wordt gebruikt bij het maken van verf voor in winkels of voor psychedelische parafernalia.

En nadat we ze hebben gemarkeerd, laten we ze weer vrij en dan vangen we ze van de muren op volgende nachten en op basis van hoeveel er opnieuw worden gevangen en waar we kunnen, kunnen we afleidingen maken met behulp van wiskundige modellen over hoe groot de populatiegrootte is, hoe ver ze bewegen en hoe goed ze overleven. En in deze eerste video zul je de belangrijkste resultaten van onze eerste experimenten samengevat zien. Nou, er zijn verschillende manieren waarop modellering het programma voor genetisch gemodificeerde muggen kan helpen.

Een daarvan is gewoon om te helpen begrijpen de basisbiologie van de muggen. En dit is een van ons allereerste werk op dit gebied, waarin we probeerden in te schatten hoeveel verspreiding er aan de gang is, wat de populatiegrootte is, wat de overleving van de muggen is? En als je naar dit kijkt, dat een samenvatting is van onze onderzoeksresultaten, zijn er enkele basiskenmerken van de biologie die voor de kijkers interessant zouden kunnen zijn.

Allereerst zien we een dorp, het dorp van Bottom Body waar we zoveel van ons werk in Mali hebben gedaan. Het bestaat uit ongeveer 70 verschillende compounden die meerdere slaapplaatsen kunnen hebben, en deze zijn hier getoond. Ze zijn eigenlijk gemaakt van modder en de muggen kunnen er naar binnen en naar buiten gaan als ze willen.

De dagelijkse biologie wordt weerspiegeld door de kleuren hier. Dit is nacht. Stel de schemering, het geel is de dag en het patroon van de muggen is voor elk anders.

Bijvoorbeeld, gedurende de dag zullen ze blijven waar ze zijn als het schemering wordt, dan zullen ze beginnen rond te lopen en ze zullen gaan op zoek naar plaatsen om te voeden of om hun eieren te leggen. En dan wanneer het avond wordt, dan komen ze in het midden van de nacht terug en je ziet dat de gebieden rond elk huis in een andere kleur zijn getoond die de gradiënt van CO2 en lichaamsgeur aangeeft die de muggen gebruiken om zich daarop te concentreren. Een van de belangrijkste resultaten die we hadden tijdens het eerste jaar en die werd gebruikt voor was om te begrijpen dat binnen een pop binnen een dorp, ongeacht waar we het een dag of twee of drie vrijlaten, de muggen zijn homogeen verdeeld over enkele kilometers.

Dus vanuit het oogpunt van latere modellering kunnen we zeggen dat een dorp, een dorp is een dorp. Er is geen onderscheid binnen het dorp. En de vraag is dan hoeveel beweging er plaatsvindt tussen dorpen en tussen de verschillende ondersoorten van de mug.

En de volgende illustratie zal je laten zien als ons huidige begrip over de verschillende chromosomale vormen en