Genmodifiserte mygg i kampen mot denguefeber

Del 2, alle hjelpemidler

Genmodifiserte mygg i kampen mot denguefeber

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Myggarten Aedes aegypti overfører et virus som gir mennesker den farlige sykdommen denguefeber. Hvert år får mer enn 100 millioner mennesker denguefeber. Når små barn blir smittet av den farligste typen av viruset, kan opptil 30 % av dem dø. Det finnes ingen vaksine mot sykdommen.

Det er vanlig å sprøyte med insektmiddel i områdene der myggen lever. Firmaet Oxitec har gjort et eksperiment der de bekjemper Aedes aegypti på en ny måte: På Caiman-øyene har Oxitec satt ut store mengder genmodifisert hannmygg som skal utkonkurrere de ville myggene i kampen om hunnmyggene.

Hunnmyggene parer seg bare én gang, og dersom det skjer med en genmodifisert mygg, blir det ikke levende avkom.

Oxitec forteller at det nå er 80 % færre mygg i de områdene der de har satt ut genmodifisert mygg.

Verdenskart med områder i blått og rødt i Amerika, Afrika, Asia og Australia. En pil peker på Caiman-øyene

Kartet viser områder der denguefeber er utbredt i dag. Aedes aegypti lever i de blå og de røde områdene. I de røde områdene har det nylig vært utbrudd av denguefeber.

Kilde: Wikimedia Commons / US Department of Agriculture. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dengue06.png

Det nye genet som Oxitec har satt inn i myggene, fører til at myggcellene lager stoffet tTA. Dette stoffet hindrer myggens egen proteinsyntese.

I laboratoriet får de genmodifiserte mygglarvene motgift mot tTA.

Så lenge hannmyggene har motgift i kroppen, holder de seg friske og kan pare seg med hunnmygg ute i naturen. Når motgiften er oppbrukt, dør hannmyggene. Larvene arver tTA-genet fra faren, og dør fordi de ikke får motgift ute i naturen.

Fotografi av en Aedes aegypti-mygg som suger blod fra huden til et menneske

Aedes aegypti overfører denguefeber ved å suge blod. Hannmygg suger ikke blod.

Kilde: Centers for Disease Control and Prevention / Wikimedia Commons.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar hvorfor det å hindre proteinsyntesen vil drepe myggen. Du skal ikke forklare selve proteinsyntesen.

Insektmidlene/giftstoffene som vanligvis brukes mot Aedes aegypti blir ikke konsentrert i næringskjedene.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar på hvilke måter det kan være bedre for økosystemene at man setter ut genmodifisert mygg i stedet for å bruke insektmiddel.

Hanner av Aedes aegypti lever bare en uke, mens hunnene kan leve en måned. Tiden fra egg til voksent insekt er mindre enn to uker.

Oxitec satte ut så mange mygg at det hele tiden var flere genmodifiserte enn ville hannmygg i området. Etter fire måneder hadde tallet på mygg krympet med 80 % og forsøket ble avsluttet.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Lag en kurve som viser hvordan størrelsen på populasjonen av Aedes aegypti kan ha forandret seg fra før utsettingene og fram til noen måneder etter at forsøket var avsluttet. Forklar hvorfor du mener at kurven kan vere slik du har skissert.

Oxitec samarbeidet med myndighetene, men folk flest fikk ikke vite før eksperimentet var over at det skulle slippes ut millioner av genmodifiserte mygg. Mange ble rasende for dette, og vi tenker oss at noen bryter seg inn og ødelegger laboratoriet til Oxitec. Det blir funnet et hårstrå som trolig kommer fra en av innbryterne, og politiet bruker det til å lage en DNA-profil som de sammenlikner med DNA-profilene til tre mistenkte personer.

Hårstrået inneholdt bare små cellerester fra hårsekken, og DNA-profilen fra håret ble ikke så fullstendig som DNA-profilene til de mistenkte.

DNA-fragmentene ble kopiert opp med PCR og skilt fra hverandre med elektroforese. Figuren under viser resultatet av elektroforesen med de fire DNA-profilene.

Gelelektroforese med DNA-profilene til mistenkt 1, 2 og 3 og hårstrået. Hver profil har en markør (M) og fem ulike DNA-sekvenser (1–5). Vandringsretningen er fra – til +

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar hvordan du kan se hvem hårstrået sannsynligvis tilhører, og hvorfor hårstrået ikke kan komme fra noen av de to andre.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vurder hvilke feilkilder det kan være når en bruker denne metoden til å bestemme hvem som er innbryteren.

Fasit

Alle livsprosessene i cellene er avhengige av proteiner, særlig enzymer. Uten proteinsyntese blir ikke proteinene som brytes ned erstattet, stoffskiftet stopper opp, og myggen dør.

Metoden rammer bare Aedes aegypti, mens insektmiddel også dreper andre insekter og dermed tar maten fra dyr høyere i næringskjeden. Det blir heller ingen giftrester igjen i miljøet, og myggen blir ikke resistent slik den blir ved sprøyting.

Stabilt rundt bæreevnen før utsettingene, kraftig nedgang til 20 % i løpet av de fire månedene, og rask oppgang tilbake mot bæreevnen etter at forsøket ble avsluttet. Se kurven i løsningsforslaget.

Hårstrået er sannsynligvis fra mistenkt 2. Alle båndene i profilen fra hårstrået finnes igjen hos mistenkt 2, mens hårstrået har bånd som mistenkt 1 og mistenkt 3 mangler (tydeligst i DNA-sekvens 2 og 4).

Lite og nedbrutt DNA gir en ufullstendig profil, prøven kan være forurenset, bare fem DNA-sekvenser er sammenlignet, nære slektninger ligner, hårstrået kan ha kommet dit på en annen måte, og innbryteren trenger ikke være blant de tre mistenkte.

LøsningsforslagKI-generert

Proteiner har oppgaver i alle deler av cellen. Enzymene styrer alle de kjemiske reaksjonene i stoffskiftet, for eksempel fordøyelsen og celleåndingen. Transportproteiner i cellemembranen frakter stoffer inn og ut av cellen. Strukturproteiner bygger opp muskler og cellenes indre skjelett, og flere hormoner og signalstoffer er også proteiner.

Proteinene blir hele tiden brutt ned og må erstattes av nye. Når tTA hindrer proteinsyntesen, får ikke cellene laget nye proteiner. Enzymene som blir ødelagt, blir da ikke byttet ut, og etter hvert stopper de kjemiske reaksjonene i cellene. Cellene kan heller ikke vokse eller dele seg, for det krever mye nytt protein. Larvene klarer derfor verken å skifte hud eller å utvikle seg videre. Uten et fungerende stoffskifte dør myggen.

Insektmiddel er lite selektivt. Det dreper også andre insekter enn Aedes aegypti, for eksempel pollinerende insekter, rovinsekter og andre nyttedyr. Når mange insektarter blir borte, mister fugler, flaggermus, edderkopper og fisk mye av maten sin, og hele næringsnettet blir påvirket. De genmodifiserte myggene virker derimot bare på sin egen art. Det er bare hunner av Aedes aegypti som parer seg med en genmodifisert hann, som ikke får levende avkom. Andre arter blir ikke rammet.

Insektmiddel er dessuten et giftstoff som blir liggende igjen i jord og vann en stund etter sprøytingen, selv om det ikke blir konsentrert oppover i næringskjedene. De genmodifiserte hannmyggene dør av seg selv når motgiften er brukt opp, og de suger ikke blod. De etterlater seg ingen giftrester.

Sprøyting virker også som et seleksjonspress: de myggene som tåler giften best, overlever og får avkom. Resistens blir derfor vanligere, og det må sprøytes oftere og med sterkere midler. Det rammer økosystemet enda hardere.

Populasjonskurve for Aedes aegypti før, under og etter utsettingen av genmodifisert hannmygg

Før utsettingene svinger populasjonen rundt bæreevnen i området. Antallet mygg er nokså stabilt fra år til år, med sesongsvingninger.

Når utsettingene starter, er det hele tiden flere genmodifiserte enn ville hannmygg. De fleste hunnene parer seg derfor med en genmodifisert hann, og siden hunnene bare parer seg én gang, får de ikke levende avkom. Nedgangen kommer likevel ikke med en gang. De voksne myggene som alt lever, og larvene som alt er i utvikling, må først bli ferdige. Hunnene kan leve en måned, og det tar under to uker fra egg til voksent insekt. Etter noen uker faller derfor antallet raskt, og etter fire måneder er populasjonen nede i 20 % av utgangspunktet.

Når forsøket blir avsluttet, stopper utsettingene. De genmodifiserte hannene lever bare en uke, og larvene etter dem dør, så de etterlater seg ikke levedyktig avkom og forsvinner fort. De ville hunnene som er igjen, parer seg nå med ville hanner. Populasjonen er langt under bæreevnen, så det er rikelig med mat og lite konkurranse. Med så kort generasjonstid vokser populasjonen derfor raskt, og etter noen måneder er den omtrent tilbake på det gamle nivået.

Vi sammenligner båndmønsteret i de fem DNA-sekvensene. Hvert bånd består av DNA-fragmenter med samme lengde. De korteste fragmentene vandrer lengst mot plusspolen, så høyden på båndet forteller hvor langt fragmentet er.

Alle båndene i profilen fra hårstrået finner vi igjen hos mistenkt 2, i alle fem sekvensene. Hårstrået har færre bånd enn mistenkt 2, men det finnes ikke noe bånd i hårprofilen som mistenkt 2 mangler. Hårstrået er derfor sannsynligvis fra mistenkt 2.

Mistenkt 1 og mistenkt 3 kan utelukkes fordi hårstrået har bånd som de ikke har. Det ser vi tydeligst i DNA-sekvens 2 og 4:

  • I sekvens 2 har hårstrået to bånd. Mistenkt 1 har bare ett bånd, og det ligger mye lenger nede i gelen. Mistenkt 3 har også bare ett bånd, og det står på en annen høyde enn begge båndene til hårstrået.
  • I sekvens 4 har hårstrået to bånd. Hos mistenkt 1 ligger begge båndene høyere og tettere sammen, og det nederste båndet til hårstrået har ingen make hos ham i det hele tatt. Mistenkt 3 har tre bånd på helt andre høyder.

En person kan ikke mangle DNA-fragmenter som finnes i prøven. Derfor er både mistenkt 1 og mistenkt 3 utelukket. At hårprofilen mangler noen av båndene til mistenkt 2, er derimot forventet, for det var så lite DNA i hårsekken at ikke alle fragmentene ble kopiert opp.

Metoden gir en sterk indikasjon, men den har flere feilkilder:

  • Lite og nedbrutt DNA. Hårstrået inneholdt bare små cellerester. Noen DNA-fragmenter ble ikke kopiert opp av PCR, og profilen ble ufullstendig. Jo færre bånd vi har å sammenligne, jo lettere er det å tolke resultatet feil.
  • Forurensning. PCR kopierer opp alt DNA som er i prøven. DNA fra den som fant hårstrået, fra en laborant eller fra en annen prøve kan gi ekstra bånd eller en helt feil profil.
  • Få DNA-sekvenser. Her er bare fem sekvenser sammenlignet. En ekte DNA-profil bruker langt flere. Jo færre sekvenser, jo større er sjansen for at en tilfeldig person har akkurat det samme mønsteret. Nære slektninger, og særlig eneggede tvillinger, ligner ekstra mye på hverandre.
  • Bare tre mistenkte. Profilen er sammenlignet med tre personer. Den virkelige innbryteren trenger ikke å være en av dem.
  • Hårstrået trenger ikke være fra innbryteren. Det kan ha ligget i laboratoriet fra før, eller ha blitt dratt med inn på klær eller sko. At DNA-et er fra en bestemt person, beviser derfor ikke at personen brøt seg inn.
  • Tekniske feil. Bånd kan vandre skjevt i gelen, fragmenter med nesten lik lengde kan være vanskelige å skille fra hverandre, og prøver kan bli forvekslet.

Konklusjonen bør derfor være at DNA-profilen peker mot mistenkt 2, men at den må støttes av andre bevis før en kan si at hun eller han er innbryteren.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i biologi. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt