Cochliomyia hominivorax nie jest zwykłą muchą. Mucha-matka składa jaja w otwartych ranach, a wylęgające się larwy żrą odsłonięte ciało. Szkodnik ten został wytępiony w Ameryce Północnej w XX wieku za pomocą techniki sterylnych owadów i nie pojawił się na nowo w USA aż do wybuchu epidemii na Florida Keys pod koniec 2016 roku. Nowy artykuł w Journal of Medical Entomology szczegółowo opisuje reakcję na wybuch epidemii przez entomologów i urzędników na poziomie lokalnym, stanowym, krajowym i międzynarodowym. (Photo credit: Judy Gallagher/Flickr, CC BY 2.0)
Dnia 10 października 2016 r. w Marathon, w Florida Keys, wylądował samolot z 2 736 000 pasażerów. Byli oni armią wezwaną od naszych sojuszników w Panamie, wysłaną, by obsadzić archipelag i bronić go przed najeźdźcami. Oczywiście żołnierze nie wiedzieli nic o swojej misji, podobnie jak żadna z następujących po sobie fal prawie 200 milionów wzmocnień.
Były to tylko muchy, mimo wszystko.
Well, Not Just Any Flies
Do około 10 dni wcześniej, prawie nikt nie widział Cochliomyia hominivorax na wolności w kontynentalnych Stanach Zjednoczonych od pokolenia. Zwalczanie muchy ślimakowej w późnych latach 50-tych stało jako szczytowe osiągnięcie w historii zarządzania szkodnikami owadzimi, w niemałej części z powodu tego, jak niszczycielska może być C. hominivorax. To zdecydowanie nie jest zwykła stara mucha. Muchy-matki składają jaja w otwartych ranach, a wylęgające się larwy żerują na odsłoniętym ciele. Dzikie zwierzęta, zwierzęta domowe, a nawet ludzie mogą być celami, ale potencjalny wpływ much na zwierzęta gospodarskie jest najbardziej znaczący; Stany Zjednoczone oszczędzają szacunkowo 1,3 miliarda dolarów w szkodach wyrządzonych zwierzętom gospodarskim każdego roku poprzez trzymanie szkodnika na dystans.
Muchy przysłane z Panamy nie były po prostu zwykłymi starymi muchami. To też były muchy ślimakowe, z jedną zasadniczą różnicą: Wszystkie były sterylizowane. Technika sterylnych owadów (SIT), której pionierami byli Edward F. Knipling i Raymond Bushland z amerykańskiego Departamentu Rolnictwa w latach 30-tych XX wieku, jest prosta w swojej koncepcji: Wypuszczamy ogromną liczbę bezpłodnych owadów (niezależnie od gatunku) na obszarze występowania szkodników, a one łączą się w pary z dzikimi, ale nie wydają potomstwa. Dzięki stałemu wypuszczaniu sterylnych osobników, populacja szkodników w końcu się rozpadnie. Po opracowaniu skutecznych metod masowej hodowli i sterylizacji muchy ślimaka (poprzez napromieniowanie w laboratorium), gambit został wprowadzony do użytku. Próby rozpoczęły się we wczesnych latach 50-tych, a do roku 1959 udało się wytępić ślimaka w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych. Ostatecznie cała Ameryka Północna aż do granicy panamsko-kolumbijskiej została oczyszczona z C. hominivorax.
Do 2016 roku. 30 września tego roku entomolodzy Steven Skoda, Pamela Phillips i John Welch otrzymali e-mail na swoich stanowiskach w Departamencie Rolnictwa USA (Skoda i Phillips w Laboratorium Badawczym Knipling-Bushland U.S. Livestock Insects Research Service w Kerrville w Teksasie, a Welch w Animal and Plant Health Inspection Service w College Station). E-mail pochodził od urzędników z Florida Keys i zawierał zdjęcia zwłok jelenia z dość makabryczną raną głowy, zaatakowanych przez podejrzane larwy owadów. Później tego samego dnia potwierdzono, że próbka wysłana do Krajowego Laboratorium Usług Weterynaryjnych to Cochliomyia hominivorax. Ślimak powrócił.
Steven Skoda, Pamela Phillips i John Welch kierowali reakcją kryzysową Departamentu Rolnictwa USA na wybuch epidemii muchy ślimaka na Florida Keys w 2016 roku. Ognisko zostało zlikwidowane dzięki zastosowaniu techniki sterylnych owadów, w której miliony wysterylizowanych muszek ślimaka (Cochliomyia hominivorax) zostały uwolnione z 30 naziemnych komór uwalniania (takich jak pokazana tutaj) w ciągu kilku tygodni. (Obraz pierwotnie opublikowany w Skoda et al 2018, Journal of Medical Entomology)
Przez kolejne tygodnie i miesiące, Skoda, Phillips i Welch prowadzili zespół urzędników federalnych, stanowych, lokalnych i międzynarodowych w odpowiedzi na wybuch epidemii, która zrobiła krajowe nagłówki tej jesieni. Dziś ich szczegółowy opis działań, wraz z wnioskami wyciągniętymi z tego doświadczenia, został opublikowany w Journal of Medical Entomology.
W końcu, ponowna eradykacja była szybka, a epidemia została uznana za zakończoną w marcu następnego roku. Welch przypisuje ten sukces gotowości. On i jego koledzy byli gotowi do działania, kiedy przyszedł ten e-mail.
„Moją pierwszą myślą,” mówi, „było to, że muszę być na Florydzie tak szybko, jak to możliwe!”
Fabryka ślimaków
Gdzieś w Keys wcześniej tego lata, prawdopodobnie w Big Pine Key, para samców jeleni Key spotkała się w starciu w sezonie godowym, a jeden z nich wyszedł z urazem z poroża drugiego. Niestety dla jelenia, mucha ślimakowa jakoś przedostała się z powrotem do Keys – półtora roku później naukowcy wciąż nie są pewni pochodzenia epidemii – i rana jelenia zamieniła się w infestację.
Więcej much ślimakowych pojawiło się po zainfekowaniu jelenia, a one szukały kolejnych rannych jeleni, i cykl się rozrastał. Do czasu przybycia zespołu USDA, 47 jeleni Key zostało poddanych eutanazji z powodu poważnie zainfekowanych ran (myiasis), z pierwszym przypadkiem datowanym na początek lipca. Co gorsza, lokalni urzędnicy pozbywali się zarażonych jeleni na jednym, odkrytym „składowisku”. Ślimaki w trzecim stadium rozwoju mogą z powodzeniem rozwijać się po pozostawieniu rany na martwym zwierzęciu, a więc praktyka usuwania „skutecznie stworzyła 'fabrykę ślimaków’ dla płodnych much”, wspomina zespół USDA.
To było wyraźne załamanie zamierzonego protokołu, które Welch przypisał brakowi świadomości na miejscu, ponieważ ślimaki nie były widziane od tak wielu lat. „Ponieważ demografia zmieniła się z czasem, kolejni hodowcy, rolnicy i właściciele zwierząt domowych nie doświadczyli spustoszenia, jakie powoduje ślimak. Pod tym względem Program Eradykacji Ślimaka jest ofiarą własnego sukcesu” – mówi.
Komory do wypuszczania sterylnych much ślimaka podczas epidemii na Florida Keys w 2016 roku były wypełniane około 76 000 poczwarek mniej więcej dwa razy w tygodniu. (Obraz pierwotnie opublikowany w Skoda et al 2018, Journal of Medical Entomology)
Plan reagowania
Po zgłoszeniu zespół USDA uruchomił swój plan szybkiego reagowania, którego elementy obowiązywały w jednostce badawczej ARS zajmującej się larwami ślimaka od co najmniej lat 80. XX wieku. Panamsko-amerykańska Komisja ds. Zwalczania i Zapobiegania Ślimakom, znana pod akronimem COPEG, została natychmiast powiadomiona, podobnie jak koledzy z Florida Department of Agriculture and Consumer Services, USDA-ARS, USDA-APHIS-International Services i USDA-APHIS-Veterinary Services. COPEG jest siedzibą Programu Utrzymania Bariery Ślimakowej, wspólnego wysiłku Stanów Zjednoczonych i Panamy, w ramach którego sterylne muchy ślimaka są stale uwalniane, aby zapobiec przedostawaniu się płodnych much z powrotem do Ameryki Północnej. Służy również jako główny producent sterylnych much ślimaka do reagowania na ogniska w innych miejscach.
Welch i Skoda przybyli na Florydę 3 października. Phillips podążył za nimi 9 października. „Czułem się przygotowany, choć trochę przytłoczony” – mówi Phillips.
Niemniej jednak zabrali się do pracy. Proces krok po kroku zespołu jest szczegółowo opisany w ich relacji w Journal of Medical Entomology, ale podstawowe działania w ciągu następnych dni i tygodni obejmowały:
- Nowy protokół usuwania i odkażania zarażonych zwierząt został zainstalowany do 4 października: zamrażanie w mobilnej jednostce zamrażalniczej.
- Również do 4 października obowiązkowy punkt kontrolny został ustanowiony na Florida’s Overseas Highway w celu sprawdzenia wszystkich zwierząt opuszczających Keys. Pozostał on w użyciu do końca marca, ostatecznie kontrolując ponad 17 000 zwierząt.
- Płodne muchy ślimaka zostały zebrane (przyciągnięte gnijącą wątrobą) i zidentyfikowane, a niektóre z nich zostały wysłane do Panamy w celu przetestowania ich pod kątem zgodności kojarzenia z populacją sterylnych much.
- Sprawdzono lokalizacje i zainstalowano komory uwalniania naziemnego (w sumie 30) na 13 kluczach, gdzie zidentyfikowano muchy ślimakobójcze, plus Marathon na wschodzie, jako barierę zapobiegawczą.
- Dnia 10 października pierwsza dostawa sterylnych much COPEG przybyła samolotem z Panamy. Przybyły one w formie poczwarkowej, schłodzone, aby nie mogły się wynurzyć do czasu umieszczenia ich w naziemnych komorach uwalniania.
- Wypuszczanie sterylnych much, ostatecznie wynoszące 188,4 mln, kontynuowano dwa razy w tygodniu do 25 kwietnia 2017 r., choć po 7 listopada nie znaleziono w Keys żadnych płodnych much ślimaka.
Florida’s Lower Keys było głównym miejscem uwalniania sterylnych much (w strefie obramowanej kolorem pomarańczowym) w odpowiedzi na epidemię muchy ślimaka w 2016 roku. W sumie 30 naziemnych komór uwalniających (zaznaczonych pomarańczowymi symbolami) zostało umieszczonych na całych wyspach. Cztery komory zostały umieszczone na Marathon (zaznaczone na niebiesko) w ramach działań prewencyjnych, aby zmniejszyć szansę na rozprzestrzenienie się epidemii w kierunku kontynentu Florydy. (Obraz pierwotnie opublikowany w Skoda et al 2018, Journal of Medical Entomology)
W przeważającej części, proces wszystko poszło zgodnie z planem. Zbiory płodnych much ślimaka pokazały, że populacja została doprowadzona do kontroli w ciągu kilku tygodni, a według wszelkich wskazań epidemia została opanowana do końca roku. Technika sterylnych owadów Kniplinga i Bushlanda zatriumfowała po raz kolejny.
Ale była jeszcze jedna ostatnia niespodzianka, która miała potencjał, aby wysadzić epidemię w powietrze, kiedy wydawało się, że jest już po wszystkim. W dniu 6 stycznia, pies z zarażeniem robaków został zgłoszony w Homestead, Floryda, na południe od Miami na kontynencie. Został on zabrany do weterynarza 19 grudnia, ale po raz kolejny nie został natychmiast zgłoszony. Welch, Skoda, Phillips i koledzy wskoczyli z powrotem do akcji.
Podróżowali do Homestead i szybko ustanowili komory uwalniania ziemi dla sterylnych much, podczas opracowywania planów uwalniania z powietrza z samolotów. Badając teren, na którym przebywał pies, znaleźli 19 pustych poczwarek i 13 martwych dorosłych ślimaków, potwierdzając, że przynajmniej niewielka liczba płodnych much pojawiła się na tym obszarze. Na szczęście, najgorszy scenariusz nie spełnił się. W ciągu kilku tygodni monitorowania nie zebrano żadnych dodatkowych płodnych much ślimaków, a naziemne wypuszczanie sterylnych much zakończyło się w połowie marca. W dniu 23 marca 2017 roku USDA ogłosiła likwidację ogniska.
Wyciągnięte wnioski
Nie jest jasne, w jaki sposób ślimak przedostał się z powrotem na Florydę ani skąd pochodzi. Analiza genetyczna schwytanych okazów nie wykazała jeszcze podobieństwa do populacji muchówek z obszarów endemicznych. Zespół USDA zauważa, że w przypadku przyszłych potencjalnych ognisk, „należy opracować większą bibliotekę genetycznych 'odcisków palców’, aby w razie potrzeby istniało większe prawdopodobieństwo określenia regionu, z którego pochodzi i ogniska.”
Przez cały czas reagowania na ognisko 2016 r. w Florida Keys, entomolodzy USDA monitorowali i śledzili poziomy płodnych much ślimaka. Skutecznym atraktantem była gnijąca wątroba, często pochodząca z martwych jeleni Key, które padły ofiarą zarażenia ślimakami podczas epidemii. (Obraz pierwotnie opublikowany w Skoda et al 2018, Journal of Medical Entomology)
Welch mówi, że czas opóźnienia w raportowaniu był głównym czynnikiem ryzyka, choć być może zwiększona świadomość po wybuchu epidemii w 2016 roku może pomóc w przyszłości. Skoda dodaje, że szybkie zgłaszanie z poziomu lokalnego „może być różnicą w szybkim zwalczaniu na dość małym, zamkniętym obszarze w porównaniu z długim, kosztownym projektem obejmującym szerszy obszar z perspektywą zarażenia zwierząt domowych i ludzi.”
Dzięki tym problemom, chociaż, Welch ocenia reakcję na wybuch epidemii i ponowne zwalczanie jako wyraźny sukces, zauważając, że był to „wysiłek zespołowy ludzi i wsparcie z międzynarodowych, federalnych, stanowych, powiatowych i miejskich agencji; agencji pozarządowych; i osób prywatnych.”
Ale wszyscy zaangażowani pozostaną na straży. „Edukacja i czujność w stosunku do ślimaków musi być kontynuowana i ulepszana,” mówi Welch. „Tak długo jak pozostają populacje mątwika, międzynarodowe podróże i handel sprawiają, że ponowne zarażenie obszarów wcześniej zwalczanych i wprowadzenie do obszarów, w których mątwika nigdy nie istniała, jest realnym i obecnym zagrożeniem.”
„Mątwika (Diptera: Calliphoridae) w Stanach Zjednoczonych: Response to and Elimination of the 2016-2017 Outbreak in Florida”
Journal of Medical Entomology
.