Mediterrane bacteriën tonen potentieel als nieuwe biopesticiden tegen muggen

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie doden door muggen overgebrachte ziekten jaarlijks meer dan 700.000 mensen, en de muggen die deze ziekten verspreiden zijn extreem moeilijk te bestrijden. De meeste soorten hebben resistentie ontwikkeld tegen alle belangrijke soorten synthetische insecticiden, waarvan vele gezondheids- en milieurisico's met zich meebrengen.

Biopesticiden afkomstig van levende organismen kunnen helpen bij het overwinnen van resistentie tegen chemische insecticiden en bieden een milieuvriendelijke manier om plagen te bestrijden. Deze week meldden onderzoekers in Applied and Environmental Microbiology dat bacteriële isolaten, verzameld op het mediterrane eiland Kreta, werken als insecticiden tegen Culex pipiens molestus-muggen, die menselijke ziekteverwekkers zoals het Westnijlvirus en het Rift Valley-virus kunnen overbrengen. In laboratoriumtests doodden extracten met metabolieten, geproduceerd door drie van de isolaten, 100 procent van de muggenlarven binnen 24 uur na blootstelling.

"Deze metabolieten zouden de basis kunnen vormen voor de ontwikkeling van biopesticiden met minimale milieugerelateerde bijwerkingen", merken de wetenschappers op.
"Ze breken sneller af in het milieu, hopen zich niet op en doden over het algemeen niet een breed scala aan verschillende insectensoorten, zoals chemische insecticiden wel doen",
legt George Dimopoulos, PhD, moleculair entomoloog en microbioloog aan de Johns Hopkins University in Baltimore en het Institute of Molecular Biology and Biotechnology (IMBB) op Kreta, uit.

Ontdekking op Kreta en het MicroBioPest-project

Het nieuwe onderzoek werd geleid door Dimopoulos en moleculair bioloog John Vontas van IMBB als onderdeel van het door de Europese Unie gefinancierde MicroBioPest-project.

De onderzoekers verzamelden 186 monsters van 65 verschillende locaties op Kreta, waaronder teelaarde, grond rond plantenwortels, plantenweefsel, watermonsters en dode insecten. Vervolgens stelden ze de larven van C. pipiens molestus bloot aan waterige oplossingen met de meest veelbelovende isolaten.

• Meer dan 100 isolaten vernietigden alle muggenlarven binnen 7 dagen.
• Hiervan vernietigden 37 isolaten de larven binnen 3 dagen.
• Deze 37 isolaten vertegenwoordigen 20 verschillende bacteriegeslachten, waarvan er veel voorheen niet als potentiële biopesticiden werden beschouwd.

Uit verder onderzoek bleek dat de snelwerkende bacteriën de larven niet doodden door ze te infecteren, maar door stoffen zoals eiwitten en metabolieten te produceren.

"Dit is bemoedigend, omdat het suggereert dat een insecticide op basis van deze bacteriën niet afhankelijk is van het in leven blijven van de micro-organismen", aldus Dimopoulos.

Wat nu?

De wetenschappers bestuderen nu de chemische aard van de insecticide moleculen in meer detail en bepalen of het eiwitten of metabolieten zijn. Ze testen ook de reikwijdte van de insecticide activiteit van deze bacteriën, onder andere met andere soorten ziekteverwekkende muggen en landbouwplagen.

"Biopesticiden degraderen vaak snel en vereisen meerdere toepassingen", zegt Dimopoulos. "Het vinden van de juiste manier om deze stoffen te formuleren en toe te dienen, zal in de toekomst een grote uitdaging zijn."

Het nieuwe onderzoek markeert een fase van ontdekking.

"We gaan nu over op de basiswetenschap van het bestuderen van de chemische structuren en werkingsmechanismen van moleculen, en daarna gaan we over op de toegepaste richting, waarbij we proberen prototypes van producten te maken. Er is nu een serieuze impuls voor de ontwikkeling van milieuvriendelijke insecticiden", voegde hij eraan toe.