REACT: Ένα ευρωπαϊκό έργο που αλλάζει τους κανόνες στην καταπολέμηση των επιβλαβών εντόμων

Στο επίκεντρο της πρωτοπορίας φέρνει την Ελλάδα ένα ευρωπαϊκό ερευνητικό πρόγραμμα, το οποίο φιλοδοξεί, σε επίπεδο πρόληψης, να προστατεύσει την παραγωγή καρποφόρων δέντρων από τις εισβολικές μύγες των φρούτων.

Μέσα από ένα διεθνές εγχείρημα, το έργο REACT καλείται να αντιμετωπίσει σύνθετες προκλήσεις στη γεωργία και να αναδείξει παγκόσμιες καινοτομίες, όπως τη βελτιωμένη τεχνική εξαπόλυσης στειρωμένων εντόμων (Enhanced-Sterile Insect Technique) και, μάλιστα, για πρώτη φορά σε μικρή κλίμακα εφαρμογής, την αξιοποίηση συμβιωτικών βακτηρίων για ενίσχυση της συμπεριφοράς των εντόμων, και τη δημιουργία μονάδων εκτροφής υψηλής ακρίβειας με χρήση 3D printing. Με ενεργή συμμετοχή 17 επιστημονικών ομάδων και με την Ελλάδα να βρίσκεται στην καρδιά αυτού του εγχειρήματος, αποδεικνύεται ότι η πρωτοπορία δεν είναι προνόμιο των μεγάλων κέντρων, αλλά αποτέλεσμα συνεργασίας, τεχνογνωσίας και τόλμης.

Η «ΥΧ» βρέθηκε στην καρδιά αυτού του φιλόδοξου ερευνητικού έργου, στο οποίο συμμετέχουν από ελληνικής πλευράς το Εργαστήριο Εντομολογίας και Γεωργικής Ζωολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας υπό τον καθηγητή Δρ. Νίκο Παπαδόπουλο, το Τμήμα Φυτοπροστασίας του ΕΛΓΟ-ΔΗΜΗΤΡΑ με τον κύριο ερευνητή Δρ. Αντώνη Αυγουστίνο, το Εργαστήριο Μικροβιολογίας Συστημάτων και Εφαρμοσμένης Γονιδιωματικής του Τμήματος Αειφορικής Γεωργίας του Πανεπιστημίου Πατρών υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Γιώργου Τσιάμη και της επίκουρης καθηγήτριας Παναγιώτας Σταθοπούλου.

Τον συντονισμό του όλου έργου έχει το Πανεπιστήμιο Giessen της Γερμανίας, με επικεφαλής τον καθηγητή Δρ. Marc F. Schetelig και τη γενική επίβλεψη για την ομαλή λειτουργία του προγράμματος, την επικοινωνία με παραγωγούς όπως και τα εργαστηριακά πειράματα, ο γεωπόνος και υποψήφιος διδάκτορας Βασίλειος Ροδοβίτης. Επιπλέον, στο έργο συμμετέχει και το Τμήμα Ιατρικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών.

Εφαρμογή με… χειρουργική ακρίβεια

Με το επιστημονικό επιτελείο να βρίσκεται επί ποδός, ενημερωθήκαμε από κοντά για την πιλοτική εφαρμογή του REACT σε περιοχές του κάμπου της Ημαθίας, όπου υπάρχουν μικροί πληθυσμοί της μύγας της Μεσογείου (Ceratitis capitata). Το προκαθορισμένο ραντεβού μας με την ελληνική ομάδα έγινε στα φυτώρια Grinn, η οποία υποστηρίζει θερμά το πρότζεκτ υλικοτεχνικά και, συνεπώς, φιλοξενεί σε δικό της χώρο το… εντομοτροφείο των αρσενικών μυγών, πριν αυτές εξαπολυθούν στους συγκεκριμένους αγρούς.

Σημειώνεται πως πριν από την πρώτη εφαρμογή των στείρων εντόμων, έχει προηγηθεί πολυετής έρευνα παρακολούθησης των πληθυσμών, τόσο στην περιοχή, όσο και εργαστηριακά σε διάφορα είδη. Έτσι, αυτό που πρόκειται να κάνουν είναι να εφαρμόσουν, για πρώτη φορά, τη βελτιωμένη Tεχνική Eξαπόλυσης Στειρωμένων Εντόμων (SIT) σε ευρωπαϊκό έδαφος, επιχειρώντας να αποδείξουν όχι μόνο την αποτελεσματικότητα της τεχνολογίας, αλλά και τη δυνατότητα προσαρμογής της στις ευρωπαϊκές συνθήκες.

Όπως μας πληροφόρησε ο καθηγητής Εντομολογίας Δρ Παπαδόπουλος, στην επιχειρησιακή φάση επιλέχθηκαν μικρές εκτάσεις –περίπου 200-250 στρ.– για «χειρουργική» αντιμετώπιση. Σε αυτά απελευθερώνονται στείρες μύγες, ενώ υπάρχουν και περιοχές ελέγχου χωρίς απελευθέρωση.

Η πρωτοποριακή συνεισφορά του Πανεπιστημίου Πατρών

Η ομάδα του έργου δεν περιορίζεται στην εφαρμογή της SIT. Αναπτύσσει πληθυσμιακά μοντέλα προσαρμοσμένα στις τοπικές συνθήκες, ώστε να υπολογίζεται με ακρίβεια ο αριθμός των εντόμων που πρέπει να εξαπολυθούν.

Παράλληλα, αξιοποιεί τα συμβιωτικά βακτήρια του πεπτικού συστήματος των εντόμων, τα οποία, όταν χορηγούνται ως συμπληρώματα διατροφής, αυξάνουν τη δραστηριότητα και την αποτελεσματικότητα των στείρων αρσενικών. Οι αρσενικές μύγες ενισχύονται με συμβιωτικά βακτήρια, τα οποία αναπτύσσει η ομάδα του Γιώργου Τσιάμη από το Πανεπιστήμιο Πατρών. Έτσι, στο επίκεντρο αυτής της καινοτόμου έρευνας βρίσκεται το εργαστήριο Μικροβιολογίας Συστημάτων και Εφαρμοσμένης Γονιδιωματικής του Τμήματος Αειφορικής Γεωργίας του Πανεπιστημίου Πατρών.

Οι ερευνητές του εργαστηρίου, υπό την καθοδήγηση των καθηγητών Τσιάμη και Σταθοπούλου, έχουν αναλάβει μία από τις πιο κρίσιμες πτυχές του προγράμματος: Την ανάπτυξη ενός επαναστατικού βακτηριακού συμπληρώματος τροφής. Τα βακτήρια αυτά βελτιώνουν την απόδοση των μυγών. Πετούν καλύτερα και ζευγαρώνουν πιο αποτελεσματικά, όπως σημειώνει ο κ. Τσιάμης. «Το αποτέλεσμα της χρήσης του βακτηριακού συμπληρώματος είναι εκπληκτικό», λέει χαρακτηριστικά.

Και εξηγεί: «Τα στείρα αρσενικά έντομα που το καταναλώνουν γίνονται πιο δραστήρια, πιο ανθεκτικά και πιο ανταγωνιστικά. Αυτό σημαίνει ότι έχουν περισσότερες πιθανότητες να επιβιώσουν στη φύση, να πετάξουν μεγαλύτερες αποστάσεις, να ζήσουν περισσότερο και, το σημαντικότερο, να ζευγαρώσουν με άγρια θηλυκά. Δεδομένου ότι τα αρσενικά είναι στείρα, αυτές οι ζευγαρώσεις δεν παράγουν απογόνους, οδηγώντας σταδιακά στη μείωση και, τελικά, στην εξάλειψη των επιβλαβών πληθυσμών».

Στη μονάδα εκτροφής

Τα «ενισχυμένα» έντομα πηγαίνουν στη μονάδα εκτροφής, που έχει δημιουργηθεί στο Τμήμα Φυτοπροστασίας του ΕΛΓΟ, υπό την επίβλεψη του Δρ. Αντώνη Αυγουστίνου. Η μονάδα της Πάτρας χρησιμοποιεί ένα ειδικό στέλεχος γενετικού διαχωρισμού φύλου, προερχόμενο από τη Διεθνή Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας στη Βιέννη.

Με τη χρήση ακτινοβόλησης, τα αρσενικά αποστειρώνονται και ακολούθως απελευθερώνονται στο περιβάλλον. Εκεί ζευγαρώνουν με άγρια θηλυκά, χωρίς να αφήνουν απογόνους, μειώνοντας κατά αυτόν τον τρόπο τον πληθυσμό του επιβλαβούς εντόμου και χωρίς τη χρήση χημικών εντομοκτόνων.

Όπως σημειώνει ο Δρ Αυγουστίνος, η μονάδα εκτροφής είναι ήδη εγκατεστημένη και μπορεί να μεταφερθεί εύκολα, καθώς έχει σχεδιαστεί σε μορφή κοντέινερ. Αν προκύψει πρόβλημα σε άλλη περιοχή, η μονάδα μπορεί να μεταφερθεί και να τεθεί σε λειτουργία μέσα σε λίγους μήνες. «Βασικός σκοπός είναι να υποστηρίξουμε την παραγωγή σε τάξη μεγέθους 200.000 εντόμων την εβδομάδα, ώστε να καταφέρουμε να έχουμε τον αντίκτυπο της εξάλειψης των τοπικών πληθυσμών της μύγας της Μεσογείου στην περιοχή της Νάουσας, οι οποίες έχουν επιλεγεί από το εργαστήριο του κυρίου Παπαδόπουλου», εξηγεί ο Δρ Αυγουστίνος.

Οι προκλήσεις ήταν πολλές, όπως τονίζει ο ερευνητής: Aφενός, η απουσία οργανωμένης υποδομής για μαζική παραγωγή και στείρωση εντόμων στην Ελλάδα και, αφετέρου, η ανάγκη για ανάπτυξη πρωτοκόλλων μεταφοράς σε πεδία εφαρμογής. Τα πρώτα δύο χρόνια του έργου αφιερώθηκαν στην κατασκευή και στη βελτιστοποίηση της υποδομής, με αξιοποίηση τεχνολογιών, όπως το 3D printing για την παραγωγή εξειδικευμένων εξαρτημάτων εκτροφής.

Από την Πάτρα στη Νάουσα: Μια χορογραφία ακριβείας

Η όλη διαδικασία περιλαμβάνει την εκτροφή, τη συλλογή αβγών, την ακτινοβόλιση για στείρωση και τη μεταφορά στον τελικό προορισμό – όλα μέσα σε ένα στενό χρονικό παράθυρο 24-48 ωρών. Η μεταφορά γίνεται αρχικά στον Βόλο για ποιοτικό έλεγχο και, στη συνέχεια, στη Νάουσα για εφαρμογή στο πεδίο. Η επιτυχία αυτής της «χορογραφίας», όπως την αποκάλεσε χαρακτηριστικά ο Δρ. Αυγουστίνος, απαιτεί συντονισμό, τεχνογνωσία και συνεχή βελτιστοποίηση.

Στη Νάουσα, ομάδα του Βασίλη Ροδοβίτη παραλαμβάνει τις μύγες σε στάδιο νύμφης. Τοποθετούνται σε χάρτινες σακούλες, όπου παραμένουν για λίγες ημέρες μέχρι να εκκολαφθούν. Στη συνέχεια, τους παρέχεται νερό και τροφή, ώστε να ωριμάσουν σεξουαλικά πριν απελευθερωθούν.

Μέσα στο θάλαμο εκτροφής πραγματοποιούνται δοκιμές ποιοτικού ελέγχου για να διαπιστωθεί αν οι μύγες μπορούν να πετάξουν και να ζευγαρώσουν. Αφού ολοκληρωθεί αυτή η φάση, οι σακούλες μεταφέρονται στο πεδίο και κρεμιούνται σε συγκεκριμένα σημεία στα δέντρα. Οι αρσενικές μύγες αρχίζουν να διασπείρονται στην περιοχή. Έχει υπολογιστεί ότι καλύπτουν όλη την έκταση, αυξάνοντας σημαντικά την πιθανότητα κάθε θηλυκή μύγα που εισέρχεται να ζευγαρώσει με στείρο αρσενικό. Έτσι, δεν προκύπτει νέος πληθυσμός.

Η όλη επιχείρηση υποστηρίζεται από μοντέλα πληθυσμιακής ανάπτυξης, βασισμένα σε προηγούμενα δεδομένα και εξελιγμένους αλγόριθμους. Τα μοντέλα προβλέπουν την εξέλιξη του πληθυσμού, τον αριθμό των μυγών που πρέπει να απελευθερωθούν και το κόστος της δράσης. Παρότι είναι περίπλοκο, η βασική δομή είναι ξεκάθαρη και επιτρέπει την παρακολούθηση των επόμενων βημάτων.

Παγκόσμια πρωτοτυπία

Η εφαρμογή αυτής της Bελτιωμένης Τεχνικής του Στείρου Εντόμου αποτελεί μια παγκόσμια πρωτοτυπία. Για πρώτη φορά στην ιστορία, τόσο σε ευρωπαϊκό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο, η παραδοσιακή SIT συνδυάζεται με προηγμένες μικροβιολογικές τεχνολογίες για τη δημιουργία ενός πιο αποτελεσματικού και οικονομικά βιώσιμου συστήματος καταπολέμησης επιβλαβών εντόμων.

Η παραδοσιακή SIT, που εφαρμόζεται εδώ και δεκαετίες κυρίως σε χώρες όπως οι ΗΠΑ και η Αυστραλία, βασίζεται στην απελευθέρωση στείρων αρσενικών εντόμων στη φύση. Η εφαρμογή της Bελτιωμένης Tεχνικής του Στείρου Εντόμου του προγράμματος REACT πάει ένα βήμα παραπέρα, παρέχοντας στα στείρα έντομα τα εφόδια που χρειάζονται για να είναι πιο αποτελεσματικά στο έργο τους.

«Η τεχνική SIT εφαρμόζεται ευρέως με αεροπλάνα που απελευθερώνουν εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια μύγες. Εμείς, όμως, θέλουμε να την προσαρμόσουμε σε μικρότερη κλίμακα, για σενάρια χαμηλής πυκνότητας, όταν εμφανιστεί μια νέα εισβολή. Αυτή είναι η βασική ιδέα του REACT: Να μετατρέψουμε τη SIT από μαζική σε ευέλικτη και άμεσα εφαρμόσιμη. Να μπορούμε να απελευθερώνουμε στείρες μύγες όπου και όταν χρειάζεται, ώστε να αντιμετωπίζουμε άμεσα τις μικρές, τοπικές πληθυσμιακές εξάρσεις», τονίζει ο συντονιστής του έργου, καθηγητής Δρ. Schetelig.

Σύμφωνα με τον ίδιο, πρέπει να βελτιώσουν τη στρατηγική, ώστε να είναι οικονομικά βιώσιμη, για αυτό και στοχεύουν σε είδη όπως η μύγα των φρούτων Bactrocera dorsalis και η μύγα του ροδάκινου Bactrocera zonata. «Στόχος είναι να βελτιώσουμε την ποιότητα των εντόμων, να έχουμε μόνο αρσενικά, γιατί τα θηλυκά προκαλούν τη ζημιά γεννώντας αβγά. Είμαι γενετιστής και βιοχημικός, και αναπτύσσουμε μια γενετική γραμμή που θα επιτρέπει την παραγωγή μόνο αρσενικών, ώστε να ενσωματωθεί σε όλες τις επιχειρησιακές δράσεις.

Στη μεσογειακή μύγα έχουμε ήδη σύστημα διαχωρισμού φύλου. Για τις άλλες μύγες όμως, δεν υπάρχει ακόμα, κι αυτό προσπαθούμε να δημιουργήσουμε», καταλήγει ο Δρ Schetelig. Η Enhanced-SIT είναι 100% χωρίς εντομοκτόνα, φιλική προς το περιβάλλον και συμβατή με βιολογικές καλλιεργητικές πρακτικές.

Ανάγκη δημιουργίας κέντρου βιολογικών εισβολών

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, με άλλους συνεργάτες, από το 2019 καταγράφει την πληθυσμιακή δυναμική της Μεσογειακής μύγας στην περιοχή. Αυτή η χαρτογράφηση είναι θεμελιώδης για την εφαρμογή της τεχνολογίας.

«Από τις περιοχές όπου εντοπίζεται η μύγα, επιλέγουμε κάποιες για να τις αντιμετωπίσουμε με τις στείρες μύγες. Η μύγα της Μεσογείου λειτουργεί ως ιδανικό μοντέλο για την ανάπτυξη τεχνολογίας που θα εφαρμοστεί σε είδη που δεν υπάρχουν ακόμη στην Ευρώπη ή στην Ελλάδα. Όταν ξεκινήσαμε, δεν υπήρχε καμία καταγραφή των ειδών Bactrocera dorsalis και Bactrocera zonata στην Ευρώπη, εκτός από μία στη Βιέννη. Τώρα, έξι χρόνια μετά και στην τρίτη χρονιά του έργου REACT, έχουμε καταγραφές στην Ιταλία (περιοχή Νάπολη), στη Γαλλία και φέτος και στην Ελλάδα. Η παρουσία της μύγας του ροδάκινου στην Ελλάδα είναι ανησυχητική. Το έργο μας αποδεικνύεται έγκαιρο και προνοητικό», υπογραμμίζει ο καθηγητής Εντομολογίας Δρ Παπαδόπουλος. Αυτό που επισημαίνει ο ίδιος είναι το επείγον της ολοκλήρωσης της δράσης, προκειμένου να παραδοθούν τα εργαλεία στον Εθνικό Οργανισμό Φυτοπροστασίας και στο υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης, ώστε να ενισχυθεί η αντιμετώπιση της απειλής, καθώς η παρουσία των dorsalis και zonata μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια σημαντικών αγορών, επιβαρύνοντας έναν ήδη πιεσμένο αγροτικό τομέα.

Ένα ακόμη σημαντικό ζήτημα που θίγει ο Δρ Παπαδόπουλος είναι και η ανάγκη δημιουργίας μιας εξειδικευμένης δομής που θα ασχολείται με το φαινόμενο των βιολογικών εισβολών. «Δυστυχώς, δεν έχουμε μια δομή τέτοια, ένα κέντρο που να ασχολείται με βιολογικές εισβολές που θα αφορούν και τη γεωργική παραγωγή, αλλά μπορεί να αφορούν και έντομα υγειονομικής σημασίας και άλλους οργανισμούς που μπορεί να είναι επιζήμια για τη δημόσια υγεία, την αγροτική παραγωγή και το περιβάλλον», καταλήγει.

Η ενημερωτική εκδήλωση για το πρόγραμμα REACT ολοκληρώθηκε με τις επισκέψεις στους Αγροτικούς Συνεταιρισμούς Νάουσας και Venus Growers, αλλά και στην οικογενειακή εξαγωγική εταιρεία φρούτων Fru.Eat του κ. Μουδήρη.