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The ecology and population dynamics of Wolbachia infections in Aedes aegypti and the development of new strategies for mosquito-borne disease control

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Bakterien machen Mückenpopulationen immun gegen Krankheitserreger

Ursprünglich aus Afrika kommend ist die Stechmücke Aedes aegypti jetzt auch weltweit in tropischen und subtropischen Regionen zu finden und einer der wichtigsten Überträger des Dengue- und Zika-Fiebers auf den Menschen. Nun wurde eine neuartige Methode der biologischen Kontrolle entwickelt, bei der Wolbachia-Bakterien die Vermehrung der Viren in der Mücke und damit auch die Übertragung auf den Menschen verhindern.

Grundlagenforschung
Gesundheit

Ob der Ansatz wirksam ist, hängt jedoch davon ab, wie schnell sich Wolbachia in der Mückenpopulation ausbreiten kann. Das EU-finanzierte Projekt WOLBACHIA_MOD sollte daher ökologische Faktoren untersuchen, die die Ausbreitung des Wolbachia-Stamms wMel in A. aegypti-Populationen beeinflussen. Die interdisziplinäre Studie entwickelte ein neues datenabhängiges prognostisches Modell zur Ausbreitung von wMel-Wolbachia unter Berücksichtigung natürlicher Variabilität. Die Forscher untersuchten experimentell drei Populationen in Laborkäfigen, die den natürlichen Lebensraum der Mücke genau nachstellen. So sollten Variationen bei Überleben und Entwicklung der Larven sowie der Fruchtbarkeit bei erwachsenen infizierten und nicht infizierten Weibchen in bestimmten Zeiträumen bestimmt werden. Wie sich zeigte, verlängerte eine höhere Larvendichte in den experimentellen Populationen die Konkurrenz und damit Entwicklungszeit der Larven, was wiederum die Ausbreitung von Wmel-Wolbacchia verlangsamte. Diese Ergebnisse wurden in mathematischen Modellen dargestellt, an denen sich die Dynamik der Ausbreitung von wMel-Wolbachia für den Feldversuch prognostizieren lässt. Dabei wurde mit zwei Ansätzen gearbeitet: das erste Modell ließ die räumliche Struktur außer Acht und ging von einer gut gemischten Population aus, das zweite Modell hingegen von einer exakten räumlichen Darstellung der Mückenpopulation und ihrem Lebensraum. Die Vorhersage der räumlichen Ausbreitung von wMel-Wolbachia korrelierte genau mit den Feldbeobachtungen im Nordosten Australiens. So zeigte sich, dass sich wMel-Wolbachia in Mücken stärker vermehrte, wenn diese bei der Freisetzung geeignete Lebensräume statt Häuserblöcke vorfanden. WOLBACHIA_MOD belegte, wie die demographische Variation bei Mückenpopulationen nach der Feldfreisetzung dichteabhängig die Ausbreitung biologischer Bekämpfungsmittel beeinträchtigen kann. Mit den Projektergebnissen können neue Strategien entwickelt werden, um wMel-Wolbachia zur biologischen Bekämpfung von Krankheiten einzusetzen, die durch Mücken übertragen werden. Koordiniert wurden die Feldversuche in Südamerika, Südostasien und Australien über die Initiative Eliminate Dengue, die frei zugängliche Computermodelle zur Prognose der Ausbreitung von Wolbachia in unterschiedlichsten Umgebungen entwickelte.

Schlüsselbegriffe

Biologische Bekämpfung, Stechmücke, Dengue, Wolbachia, WOLBACHIA_MOD

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