Машинное обучение поможет сократить популяцию мух цеце, чтобы снизить уровень заболеваемости сонной болезнью

    Привет, Хабр! Представляю вашему вниманию перевод статьи " Machine learning can control tsetse flies аnd thus reduce sleeping sickness".

    Самки мухи цеце спариваются один раз в жизни, что дает возможность контролировать размеры популяции этих вредных насекомых. Так у самки, которая спаривается с бесплодным самцом, не будет потомства. При контроле достаточного количества спариваний, в результате можно снизить их популяцию, следовательно, снизить уровень заболеваемости сонной болезни среди людей и крупного рогатого скота.

    Исследование, проводимое в Сенегале, показало, что эта идея осуществима. За последние пять лет самцы мухи цеце, стерилизованные с использованием гамма-лучей, выпускались три раза в неделю в зараженные районы. Это позволило снизить местную популяцию мух на 98%, с соответствующим снижением заболеваемости сонной болезнью. Но такие проекты требуют огромного количества стерильных самцов, которых нужно разводить и доставлять своевременно, а это сложно.

    Одна из проблем, заключается в том, что разведение самцов неизбежно затрагивает и размножение самок. Сортировка по половой принадлежности необходима для того чтобы производить облучение исключительно самцов. Элементарное облучение обоих полов вызывает проблемы, поскольку для стерилизации самок требуется более высокая доза облучения, которая может вызвать гибель самцов. Сортировка Цеце заключается в выжидании, пока мухи не вылупятся из куколок. Одновременно охлаждая их, чтобы уменьшить метаболизм и, следовательно, их активность. Отделение самцов от самок производится вручную при помощи кисточки. Самец отличается от самки наличием усиков, что помогает его идентифицировать. Этот процесс является эффективным, но трудозатратным и занимающим много времени. Зелда Моран из Колумбийского университета, считает, что есть способ лучше.

    В 2014 году г-жа Моран, которая в то время была исследователем в энтомологической лаборатории Международного агентства по атомной энергии, в Вене, выполняя подобную работу, заметила, что куколки самки и самца цеце развиваются по-разному. Взрослые мухи появляются из куколок через 30 дней после окукливания. Хотя куколки мухи цеце непрозрачны, мисс Моран обнаружила, что в определенных условиях освещения, например в инфракрасных лучах, можно было заметить, что крылья насекомых начали темнеть. В случае с самками это происходит примерно через 25-26 дней после окукливания. В случае с самцами это происходит позже: через 27-29 дней после окукливания. В принципе, это дает возможность сортировать мух, прежде чем они выйдут из их куколок.

    Применять данный метод пришлось до тех пор, пока г-жа Моран случайно не познакомилась с доктором Сабольч Марка, астрофизиком Колумбии. В то время д-р Марка использовал машинное обучение, чтобы найти закономерности в огромных группах астрофизических данных. Он предложил применить аналогичный процесс к половому определению куколок.

    Сначала, доктор Марка и его коллеги использовали инфракрасный сканер для создания изображений большого количества куколок. Затем они использовали эти изображения для обучения компьютерному алгоритму, чтобы решить, определяется ли куколка как мужская, женская или еще не сформировавшаяся. Это также позволяет отделить мертвых особей от из живых. Машинное обучение позволило автоматически сортировать живых куколок самцов от остальных, при помощи воздушных пузырей или струек воды, с целью отсеять нежелательных особей. Таким образом, отдельные особи могут быть облучены и выпущены на свободу.

    Машинное обучение должно упростить стерилизацию самцов для таких проектов, как проект в Сенегале. Возможно его можно применять и на других видах. Если бы определение полов путем машинного обучения могла быть применена к другим насекомым, например, к комарам, такие болезни, как малярия и лихорадка денге, также могли бы быть подконтрольны человеку.
    Поделиться публикацией
    Комментарии 24
      0

      Сама идея классная, а вот цифр маловато. Например, не ясно, сколько всего выпускают самцов. И какая заболеваемость до и после.

        +2
        А ещё неясно, в чём проблема выпускать нормально облучённых самцов и полуоблучённых самок
          0
          Полуоблученные самки могут размножаться.
            +1
            Ну и почему это проблема? Если «зафлудить» пространство бесплодными самцами — размножаться у них всё равно не получится.
              0
              Так дикие самки все равно будут размножаться, атака производится на диких самок, и эффект от домашних бесплодных самцов (если выпускать с плодовитыми самками )будет перебит домашними самками.
            0
            И еще не понятно почему нельзя выпускать облученных самок и сдохших самцов не жалко
              0
              Вероятно самцы спариваются более одного раза за сезон, поэтому выпустив лишь дополнительное количество стерильных самок, вы не сократите популяцию.
              Кстати, в статье заявляется, будто, цитирую,
              Самки мухи цеце спариваются один раз в жизни

              в то время как википедия говорит, что
              За свою жизнь муха рождает личинок 8—10 раз

              Вероятно, в оригинале было «один раз за сезон» (или цикл размножения, я не в курсе), если только муха не рожает личинок используя запасание спермы.
                0
                У насекомых размножение очень вариабельное.
                Муравьиная царица, например, у большинства муравьев спаривается ровно один раз в жизни. И этого хватает на целый муравейник.
                  0
                  Так муравьиная матка как раз и хранит полученную сперму всю жизнь. Как там у цеце, вот в чём вопрос.
                    0
                    Да, что-то у меня приступ капитанства.

                    В общем случае пишут, что:
                    — Спаривание происходит один раз в жизни.
                    — Рождение личинок (по одной) происходит несколько раз, порядка десяти, с примерно двухнедельным перерывом.
                    — Личинки рождаются готовыми к окукливанию: а вот это уже достаточно нетипично. Видимо, развиваются на запасе крови — и тогда питаться муха должна столько раз, сколько рождает личинок.

                    Исходя из этого: либо запас спермы, либо поочередное развитие оплодотворенных яйцеклеток.
                  0
                  Вероятно, в оригинале было «один раз за сезон» (или цикл размножения, я не в курсе), если только муха не рожает личинок используя запасание спермы.

                  В оригинале говорится примерно то же, что в переводе.

                  Оригинал:
                  FEMALE tsetse flies mate for life. Or, to put it more accurately, they mate once in a lifetime. That gives those who would control these pests an opportunity.

                  Перевод:
                  Самки мухи цеце спариваются один раз в жизни, что дает возможность контролировать размеры популяции этих вредных насекомых.
              +2
              В США так муху уничтожили, которая откладывает яйца под кожу.
              Клещей бы так зачистить.
                0

                Что это за муха? Возможно, вы имеете в виду овода?

                  0
                  Bot Fly или Botflies вроде называется.
                  Водится в Южной Америке и была еще в каком-то штате США, не помню в каком, но ее извели способом описываемым в статье, только без машинной обучения. :)
                    0
                    Ничего не извели. На канале товарища Shawn Woods(обозревает разные мышеловки для борьбы с грызунами) есть много видео где грызуны оказываются с личинками этой мухи. Вот пример: youtube.com/watch?v=jg4axMy72eU
                      0
                      Не знаю, может он не в том штате :)) Я смотрел по дискавери или по NG не помню.
                +1
                Машинное обучение помогает контролировать процесс размножения мух цеце, тем самым снижая уровень заболеваемости сонной [болезнью]

                Перевод названия статьи длинноват. Предлагаю вариант покороче:
                Машинное обучение поможет сократить популяцию мух цеце, чтобы снизить уровень заболеваемости сонной болезнью
                  0
                  Спасибо. Не заметил при опубликовании, что заголовок был автоматически урезан.
                  +1
                  … крылья насекомых начали темнеть. В случае с самками это происходит примерно через 25-26 дней после окукливания. В случае мужчин это происходит позже: через 27-29 дней после окукливания.

                  Я уже давно окуклился, где же мои потемневшие крылья? (:


                  У Вас словно бы отрывок из "Жизни насекомых" Пелевина получился.
                  Не мужчин, самцов, конечно же.

                    +1
                    Спасибо за замечание. Исправил.
                      0
                      где же мои потемневшие крылья? (:
                      может микроэлементов каких в организме не хватает, а может грешили много.
                      +1
                      Мы давно привыкли к тому, что сбываются предсказания писателей-фантастов. Теперь начали претворятся в жизнь идеи сатириков — это же у Жванецкого было о снижении поголовья комаров в сибирской тайге путем стерилизации самцов
                        –1
                        исследователем в энтомологической лаборатории Международного агентства по атомной энергии

                        Звучит круто — чем только не занимаются в Международном агенстве по атомной (может быть, все-таки ядерной?) энергии…

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое