Комары против технологий

Как взять под контроль самых смертоносных насекомых планеты с помощью смартфона?

Есть комары в русских селеньях

Может показаться, что проблема заразных комаров касается только тропических стран. Однако среди более 100 видов и подвидов кровососущих, обитающих на территории России, есть переносчики опасных болезней, таких как туляремия, дирофиляриоз или лихорадка Батаи.

Заболевания, переносимые комарами, у нас встречаются, конечно, не так часто, как в странах Африки, Индии или Южной Америки. Тем не менее, на примере эпидемии COVID-19 все увидели, как быстро можно потерять контроль над распространением вирусного заболевания. К тому же туристы нередко привозят из заграницы такие «сувениры», как лихорадку денге, вирус Чикунгунья или лихорадку Зика. Поэтому даже в нашей относительно северной стране важно иметь системы наблюдения за разнообразием и численностью комаров.

Малярийный комар Anopheles maculipennis. В России их ареал распространения занимает всю европейскую часть страны и часть Западной Сибири. Могут встречаться на Дальнем Востоке, но в этом регионе в основном неопасны.

За контролем распространения опасных насекомых в России следит в основном Роспотребнадзор. Но, как показывает зарубежный опыт, привлечение неравнодушной общественности к отслеживанию миграций комаров оказалось более эффективным и надёжным методом по сравнению с традиционным мониторингом.

Наблюдаем, слушаем, предупреждаем

Проекты волонтёрской науки по наблюдению за комарами обычно делятся на два вида: отслеживание комаров в естественной среде обитания и отправка насекомых и их яиц, собранных с помощью специальных ловушек, в лаборатории. В первом случае участники используют приложения для мобильных телефонов, чтобы отправлять геопривязанные изображения комаров исследовательской группе. Один из таких проектов, Mosquito Alert (ранее «Atrapa el Tigre!»), реализуется в Испании с 2013 года. За это время создателям проекта удалось объединить усилия граждан, учёных и руководителей здравоохранения для борьбы с тигровыми и жёлто-лихорадочными комарами — переносчиками опасных вирусов.

Aedes albopictus — род хорошо определяется по чёрно-белым ногам и телу. Ареал: Южная Азия, Средиземноморье, юго-восток Северной и северо-восток Южной Америки. Разносит множество вирусов, такие как Чикунгунья, вирус Денге, вирус Западного Нила и др. Фото: Pixnio.

Участники похожего проекта в Италии используют приложение для мобильных телефонов ZanzaMapp, чтобы передать данные о численности комаров и доставляемых ими неудобствах. Но исследователей интересуют не только фотографии, но и звуки, издаваемые насекомыми. Так, в рамках проекта Abuzz людям предлагают записывать шум комариных крыльев. Цель — доказать, что акустические записи, подкреплённые пространственно-временными метаданными, позволяют быстро и без лишнего воздействия идентифицировать разные виды.

В странах, где инфекции, переносимые комарами, оказывают серьёзную нагрузку на систему здравоохранения, организаторы проектов по гражданской науке пошли ещё дальше. Например, в Шри-Ланке через разработанное для смартфонов приложение Mo-Buzz участники не только размещают фотографии, но и сообщают о симптомах болезни, похожей на денге, и видимых укусах. Полученные данные сразу отправляются в органы здравоохранения. А в Мексике, Португалии, Бразилии, Колумбии и Никарагуа существует целое сообщество, члены которого отправляют собранную информацию исследователям, а затем передают её другим пользователям через приложение Dengue Chat. Они общаются друг с другом и обмениваются информацией о рисках распространения вирусов денге и Чикунгуньи.

Инструкция к приложению Abuzz для записи звуков, издаваемых комарами. Представлены три способа: поднести микрофон к сидящему или летящему комару, либо поймать в бутылку и поднести смартфон к ней. Илл.: web.stanford.edu

Вовлечение сообществ в мониторинг комаров принесло видимые результаты. Программа GLOBE Observer, в которой принимают участие гражданские учёные из 93 стран, всего за три года предоставила данные, аналогичные усилиям тринадцатилетнего профессионального сбора информации. Возможно, такого результата удалось добиться благодаря тому, что спонсор программы — NASA, поэтому желающих участвовать в ней было больше, чем в небольших локальных проектах. Исследователи, изучившие австралийские программы Mozzie Monitors и Zika Mozzie Seeker подтвердили, что их методы так же эффективны в регистрации разнообразия комаров, как и официальные наблюдения, и стоят они всего 20% от общего бюджета, рассчитанного для традиционных способов исследования. Более того, благодаря этим программам удалось распространить знания о фауне комаров по всей Австралии.

Ловим, собираем, анализируем

Участвующие в программах Mozzie Monitors и Zika Mozzie Seeker волонтёры устанавливают на заднем дворе специальные ловушки для комаров, собирают взрослых особей и их яйца и отправляют образцы в лаборатории для последующих анализов. Например, в рамках проекта Zika Mozzie Seeker используется метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) для обнаружения следов ДНК комаров видов Aedes aegypti и Aedes albopictus.

В каждом проекте используются разные ловушки, оборудование и методы исследования. Так, в ещё одном австралийском проекте STEM Champion Mozzie Hunters студенты и старшие школьники самостоятельно конструируют биоразлагаемые ловушки для сбора яиц городских комаров. Затем они учатся выделять ДНК и использовать доступные молекулярные технологии с открытым исходным кодом (ПЦР в реальном времени) для определения наличия ДНК экзотических видов.

В США добровольцы — ученики старшей школы — могут принять участие в проекте The Invasive Mosquito Project. Они также самостоятельно мастерят ловушки, помещая бумагу для проращивания в подготовленные контейнеры для сбора яиц. Высушенную бумагу с прикрепленными яйцами пойманных комаров учащиеся относят в школу, где проводят и записывают свои наблюдения. Далее под контролем учителя они определяют вид комаров, вылупившихся из части яиц, а для подтверждения своих данных школьники отправляют образцы в Министерство сельского хозяйства США.

Ловушка Biogents-Sentinel. Комары реагируют на выдыхаемый человеком углекислый газ, водяной пар и тепло — этот эффект имитируется при сгорании газа в ловушке, создавая приманку для кровососущих насекомых. Красными стрелками показано распространение манящего запаха, синими — всасывания насекомых в ловушку. Илл.: bg-sentinel.com.

Проекты для студентов и школьников достаточно сложны в организации, потому что их задача — не только собирать информацию, но и обучать будущих потенциальных исследователей. Большинство учёных предоставляют волонтёрам уже готовые ловушки, а анализом собранного материала занимаются эксперты. Так, в Германии гражданские учёные приобретают несколько ловушек Biogents-Sentinel и устанавливают их в своих дворах для отлова взрослых комаров. Ловушки работают в течение 24 часов, используя 12-вольтовые перезаряжаемые батареи. Испытания включают восемь отборов проб продолжительностью 24 часа каждый в течение шести недель. Затем исследователи подсчитывают и идентифицируют взрослых комаров, собранных в каждую ловушку.

Как в России следить за комарами и не только?

В будущем гражданская наука может оказаться самым эффективным инструментом для обнаружения экзотических видов и переносчиков заболеваний. Для такой огромной страны, как Россия, это лучший способ собирать данные с высокой географической точностью, чтобы помочь предотвратить возможную эпидемию задолго до её начала.

Тем не менее исследований, привлекающих волонтёров к наблюдению за комарами, в России пока, к сожалению, нет. В основном исследователи, которые обращаются к помощи научных волонтёров в нашей стране, занимаются проблемами сельского хозяйства. Например, ищут новые виды хищных клещей для их внедрения на различные угодья или отслеживают миграции вредителей, чтобы сдержать их появление на новых территориях.

Из инструкции к проекту «Клещ на клеще и клещом погоняет». Илл.: globallab.org.

Так, волонтёры проекта «Клещ на клеще и клещом погоняет» собирают и фотографируют упавшие с деревьев ветки, в которых живут клещи рода Thyreophagus, и показывают эти фото учёным. Исследователи просят прислать интересные экземпляры по почте в лабораторию, где их выведут в культуры и будут пытаться снизить их аллергенность.

Коричневый мраморный клоп. Фотография предоставлена куратором проекта «По Евразии ползёт Halyomorpha halys».

Другой проект — «По Евразии ползёт Halyomorpha halys», и герой в нём — коричневый мраморный клоп. Этот вид питается более чем тремя сотнями видов растений — как сельскохозяйственными культурами, так и плодовыми деревьями и орехами, а также лезет на зимовку в дома, беспокоя людей. В рамках проекта исследователи просят волонтёров из России и стран Европы собирать взрослых клопов или их личинок, обрабатывать их и отсылать им по почте для генетического анализа.

Материал подготовлен в партнёрстве с проектом «Люди науки» — платформой научного волонтёрства в России. Ищите другие проекты гражданской науки на сайте citizen-science.ru. Проект «Люди науки» — Победитель Международной Премии #МыВместе, премия.мывместе.рф.