Zephyrnet-logo

Wetenschappers gebruiken een machine-learningbenadering om ziekteverwekkende muggen op te sporen

Datum:

Met behulp van genetische en omgevingsgegevens brengt het onderzoeksteam landschapsconnectiviteit in kaart bij muggen die bekende vectoren zijn voor dengue, chikungunya en zika

LOGAN, UTAH, VS - Je houdt misschien niet van muggen, maar ze houden van jou, zegt bioloog Norah Saarman van de Utah State University. En waar jij leidt, zullen zij volgen.

Naast vervelende beten en zoemen, dragen sommige muggen schadelijke ziektes over. Aedes aegypti, de zogenaamde gelekoortsmug en het onderwerp van een recent onderzoek door Saarman en collega's, is de belangrijkste vector voor de overdracht van virussen die knokkelkoorts, chikungunya en zika veroorzaken, evenals gele koorts bij mensen.

"Aedes aegypti is een invasieve soort voor Noord-Amerika die wijdverbreid is geworden in het oosten van de Verenigde Staten', zegt Saarman, assistent-professor bij USU's Department of Biology en het USU Ecology Center, wiens onderzoek zich richt op evolutionaire ecologie en populatiegenomica. "We onderzoeken de genetische connectiviteit van deze soort terwijl deze zich aanpast aan nieuwe landschappen en zijn verspreidingsgebied uitbreidt."

Samen met Evlyn Pless van de University of California, Davis en Jeffrey Powell, Andalgisa Caccone en Giuseppe Amatulli van Yale University, publiceerde Saarman bevindingen van een machine-learningbenadering voor het in kaart brengen van landschapsconnectiviteit in de uitgave van 22 februari 2021 van de Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS).

Het onderzoek van het team werd ondersteund door de National Institutes of Health.

"We zijn enthousiast over deze aanpak, die gebruik maakt van een random forest-algoritme waarmee we een aantal beperkingen van klassieke ruimtelijke modellen kunnen omzeilen", zegt Saarman. "Onze aanpak combineert de voordelen van een machinaal lerend raamwerk en een iteratief optimalisatieproces dat genetische en omgevingsgegevens integreert."

In zijn geboorteland Afrika, Aedes aegypti was een bosbewoner en leefde in landschappen die onbewoond of nauwelijks bevolkt waren door mensen. De mug heeft zich sindsdien gespecialiseerd om zich te voeden met mensen en gedijt goed in door mensen getroffen gebieden, met een voorkeur voor afvalhopen, bezaaide snelwegen en goed geïrrigeerde tuinen.

"Met behulp van ons machine-learningmodel en door NASA geleverde satellietbeelden kunnen we deze ruimtelijke gegevens combineren met de genetische gegevens die we al hebben verzameld om in te zoomen op zeer specifieke bewegingen van deze muggen", zegt Saarman. "Onze gegevens onthullen bijvoorbeeld hun aantrekkingskracht op menselijke transportnetwerken, wat aangeeft dat activiteiten zoals plantenkwekerijen deze insecten onbedoeld naar nieuwe gebieden vervoeren."

Overheidsfunctionarissen en landbeheerders vertrouwden ooit op pesticiden, waaronder DDT, om de vervelende muggen op afstand te houden.

"Zoals we nu weten, veroorzaakten die pesticiden schade aan het milieu, inclusief schade aan mensen", zegt ze. "Tegelijkertijd ontwikkelen muggen resistentie tegen de pesticiden waarvan we hebben vastgesteld dat ze veilig zijn voor het milieu. Dit creëert een uitdaging die alleen kan worden opgelost door meer informatie over waar muggen leven en hoe ze zich verplaatsen.”

Saarman voegt eraan toe dat de ruige overlevenden zich niet alleen aanpassen aan verschillende voedselbronnen en weerstand bieden tegen pesticiden, ze passen zich ook aan verschillende temperaturen aan, waardoor ze kunnen uitbreiden naar koudere gebieden.

De huidige methoden om ziekteverwekkende muggen te bestrijden, richten zich op biotechnologische oplossingen, waaronder geavanceerde genetische modificatie.

"We hopen dat de tools die we ontwikkelen managers kunnen helpen bij het identificeren van effectieve methoden om muggenpopulaties klein genoeg te houden om overdracht van ziekten te voorkomen", zegt Saarman. “Terwijl inheemse soorten een belangrijke rol spelen in de voedselketen, zijn invasieve soorten, zoals Aedes aegypti vormen een aanzienlijk risico voor de volksgezondheid dat onze waakzame aandacht vereist.”

###

Bron: https://bioengineer.org/scientists-use-machine-learning-approach-to-track-disease-carrying-mosquitoes/

spot_img

Laatste intelligentie

spot_img