021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

نحوه خود درمانی پروانه ها

Jaap de Roode

How butterflies self-medicate

Just like us, the monarch butterfly sometimes gets sick thanks to a nasty parasite. But biologist Jaap de Roode noticed something interesting about the butterflies he was studying — infected female butterflies would choose to lay their eggs on a specific kind of plant that helped their offspring avoid getting sick. How do they know to choose this plant? Think of it as "the other butterfly effect" — which could teach us to find new medicines for the treatment of human disease.


تگ های مرتبط :

TEDYouth, Biology, Insects
کلی بیماری عفونی هست، نه؟ امراض عفونی کماکان عامل اصلی در مرگ و میر و رنج کشیدن بشر در گوشه نقاط جهان هستند. همه ساله، میلیونها انسان از امراضی از قبیل سل، مالاریا و اچ آی وی در سرتاسر دنیا و حتی در ایاات متحده میمیرند. هر سال، هزار آمریکایی از آنفولانزای فصلی میمیرند. البته ما انسانها خلاق هستیم، نه؟ ما به شیوه هایی برای محافظت خود علیه این مرضها دست یافته ایم. دارو و واکسن داریم. و آگاهی داریم-- از تجربه هایمان یا می گیریم و به راه حلهای خلاقانه می رسیم. قبلا فکر می کنیم که در این مقوله تنها هستیم، اما الان می دانیم که اینطور نیست. فقط انسانها پزشک ندارند.
می دانیم که آن بیرون کلی حیوان هست که این کار را انجام می دهند. از همه مشهورتر شاید شامپانزه ها باشند. تفاوت چندانی با ما ندارند، می توانند از گیاهان برای مداوای انگلهای روده شان استفاده کنند. اما دهه های اخیر نشان داده که سایر حیوانات هم قادر به این کار هستند: فیلها، خارداران، گوسفند، بز و الی آخر. و حتی جالبتر این است که کشفهای اخیر به ما می گویند حشره ها و دیگر حیوانات کوچک با مغزهای کوچکتر می توانند از دارو استفاده کنند. همانطور که می دانیم مشکل موجود در رابطه با امراض عفونی این است که پاتوژنها به تکامل یافتن ادامه می دهند، و خیلی از داروهایی که ما ساخته ایم اثر گذاریشان را از دست می دهند.
و بنابراین، نیاز زیادی برای یافتن راههای تازه در کشف داروها وجود دارد تا قادر باشیم علیه بیماریها استفاده کنیم. الان فکر می کنم که باید به این حیوانها نگاه کنیم، و ما می توانیم از آنها نحوه درمان امراض خود را یاد بگیریم. بعنوان زیست شناس، بمدت ۱۰ سال پروانه های شهریار را مورد مطالعه قرار داده ام. خب، پروانه های شهریار بخاطر مهاجرتهای دیدنی سالیانه شان از ایالات متحده و کانادا به مکزیک بشدت معروفند، جایی که میلیونها از آنها در آنجا گرد هم میایند، اما این دلیل من برای انجام بررسی رویشان نیست. من پروانه های شهریار را بخاطر مریض شدنشان مورد مطالعه قرار دادم. آنها مثل من و شما بیمار می شوند. و بنظرم کاری که می کنند اطلاعات زیادی درباره داروهایی به ما می دهد
که می توانیم برای انسانها بسازیم. انگلهایی که پروانه های شهریار به آنها مبتلا می شوند اصطلاحا ophryocystis elektroscirrha نام دارد-- خیلی دهان پر کن است. آنچه انجام می دهند تولید هاگ است، میلیونها هاگ در بیرون از پروانه که در قالب ذرات کوچک بین فلسهای پروانه نشان داده می شوند. و واقعا برای پروانه های شهریار مضر هستند. عمرشان را کوتاه می کند. از قابلیت آنها برای پرواز می کاهد، حتی ممکن است قبل از رسیدن به بزرگسالی آنها را بکشد. انگلی بسیار مضر. بعنوان بخشی از شغلم، زمان زیادی را در گلخانه ها صرف رشد گیاهان می کنم، و دلیلش این است که پروانه های شهریار شدیدا در خوردن وسواس دارند.
وقت شتگی تنها استبرق می خورند. خوشبختانه چندین استبرق مختلف وجود دارد که بتوانند استفاده کنند، و همه این استبرقها کاردنولید دارند. مواد شیمیایی که سمی هستند. برای بیشتر حیوانات سمی است الا پروانه های شهریار. در واقع، پروانه های شهریار قابلیت مصرف مواد شیمیایی را دارند، آنها را درون بدنشان حمل می کنند تا با تولید سم از آنها در برابر شکارچیان از قبیل پرندگام محافظت کنند. و کار بعدیشان تبلیغ کردن این سم از طریق رنگهای زیبای هشداردهنده نارنجی، سیاه و سفید است. خب در شغلی که دارم به پرورش گیاهان مختلف و استبرق های مختلف در گلخانه می پردازم.
برخی سمی از قبیل یک استبرق استوایی با میزان غلظت بالایی از کاردنوییدها. و بعضی غیرسمی بودند. و بعد انها را به پروانه های شهریار خوراندم. برخی از پروانه هاش شهریار سالم بودند. مریضی نداشتند. اما برخی از آنها بیماری داشتند، و آنچه یافتم این بود که این استبرق ها خاصیت دارویی دارند، به این معنا که علائم بیماری را در پروانه های شهریار کاهش می دهند، به این معنا که پروانه های شهریار مبتلا با خوردن این گیاهان دارویی بیشتر عمر می کنند. و وقتی این را فهمیدم، این ایده به ذهنم رسید، و کلی آدم به من گفتند که ایده دیوانه واری بود، اما با خودم فکر کردم، چطور میشد اگر پروانه ها می توانستند از این استفاده کنند؟
چطور می شد اگر آنها از این گیاهان بعنوان داروی خود استفاده می کردند؟ چطور میشد اگر اگر بعنوان پزشک عمل می کردند؟ بنابراین تیم من شروع به انجام آزمایشات کرد. در انواع اولیه آزمایشات، ما کرمهای ابریشم را داشتیم و به آنها این گزینه را دادیم: استبرق دارویی علیه استبرق غیردارویی. و طول عمرشان را بسته به نوع استبرقی که خوردند اندازه گرفتیم. و نتیجه مثل اغلب اوقات در علم کسالت آور بود: پنجاه درصد غذایشان دارویی بود. پنجاه درصد نه. این کرمهای ابریشم هیچ چیزی را برای رفاه حالشان ندارند. بعد رفتیم سراغ پروانه های بالغ، و شروع به پرسیدن این سوال کردیم
که آیا این مادرها هستند که می توانند نوزادشان را درمان کنند. آیا مادرها می توانند روی استبرق دارویی تخم بگذارند؟ که نوزدانشان بعدا کمتر دچار بیماری شوند؟ این آزمایشات را طی سالها انجام داده ایم، و همیشه نتایج یکسانی می گیریم. کاری که می کنیم قرار دادن یک پروانه شهریار در قفسی بزرگ است، یک گیاه طبی در یک سوی آن و گیاهی غیرطبی در سوی دیگر، و بعد تعداد تخمهایی را که پروانه روی هر کدام از گیاهان می گذارد را میشماریم. و آنچه سرآخرمیابیم همیشه یکی است. آنچه میابیم این است که شهریارها قویا استبرق طبی را ترجیح می دهند. بعبارت دیگر، کاری که این ماده ها انجام می دهند این است که حدود ۶۸ درصد تخمهایشان را روی استبرق طبی می گذارند.
کاری که با دوز و کلک انجام می دهند در واقع انتقال انتقال انگلها موقع تخم گذاریشان است، نمی توانند مانعش شوند. همینطور هم نمی توانند خوددرمانی کنند. اما انچه تجربه به ما می گوید این است که پروانه های شهریار، این مادران، می توانند روی استرق طبی تخم گذاری کنند تا نوزدانشان بعدا کمتر مریض شوند. خب به نظرم این کشف خیلی مهمی است، مه فقط به این خاطر که به ما درباره طبیعت چیز باحالی می گوید، بلکه همینطور به این خاطر که بیشتر به درباره پیدا کردن داروها می گوید. خب این حیوانات خیلی کوچک هستند و ما تمایل داریم فکر کنیم که آنها خیلی ساده هستند.
آنها مغزهای خیلی کوچکی دارند، با این حال از پس انجام چنین درمان پیچیده ای بر میایند. امروزه ما حتی میدانیم که بیشتر داروها از مشتقات محصولات طبیعی هستند، از جمله گیاهان، و در فرهنگهای بومی، شفا دهندگان سنتی برای یافتن داروهای تازه به حیوانات نگاه می کنند. به این ترتیب، که فیلها به ما گفته اند چطور ناراحتی معده را درمان کنیم. و تشی ها به آدمها گفتند چطور اسهال خونی را درمان کنند، فکر می کنم مهمترین کار رفتن ورای این پستانداران بزرگ مغز و اعتبار بیشتر دادن به این حیوانات ساده، حشراتی باشد که بیشتر مایلیم درباره شان بعنوان کوچک مغزهای خیلی خیلی خرد و ساده فکر کنیم.
این کشف که این حیوانات می توانند همچنین از دارو استفاده کنند راههای کاملا تازه ای را در مقابلمان می گشاید، و فکر می کنم که روزی ما قادر به درمان مرضهای انسانی با داروهایی باشیم که نخست از سوی پروانه ها کشف شدند، و معتقدم که فرصت فوق العاده ای است که ارزش دنبال کردن را دارد. خیلی از شما متشکرم. (تشویق)
So infectious diseases, right? Infectious diseases are still the main cause of human suffering and death around the world. Every year, millions of people die of diseases such as T.B., malaria, HIV, around the world and even in the United States. Every year, thousands of Americans die of seasonal flu. Now of course, humans, we are creative. Right? We have come up with ways to protect ourselves against these diseases. We have drugs and vaccines. And we're conscious -- we learn from our experiences and come up with creative solutions. We used to think we're alone in this, but now we know we're not.
We're not the only medical doctors. Now we know that there's a lot of animals out there that can do it too. Most famous, perhaps, chimpanzees. Not so much different from us, they can use plants to treat their intestinal parasites. But the last few decades have shown us that other animals can do it too: elephants, porcupines, sheep, goats, you name it. And even more interesting than that is that recent discoveries are telling us that insects and other little animals with smaller brains can use medication too. The problem with infectious diseases, as we all know, is that pathogens continue to evolve, and a lot of the drugs that we have developed
are losing their efficacy. And therefore, there is this great need to find new ways to discover drugs that we can use against our diseases. Now, I think that we should look at these animals, and we can learn from them how to treat our own diseases. As a biologist, I have been studying monarch butterflies for the last 10 years. Now, monarchs are extremely famous for their spectacular migrations from the U.S. and Canada down to Mexico every year, where millions of them come together, but it's not why I started studying them. I study monarchs because they get sick. They get sick like you. They get sick like me.
And I think what they do can tell us a lot about drugs that we can develop for humans. Now, the parasites that monarchs get infected with are called ophryocystis elektroscirrha -- a mouthful. What they do is they produce spores, millions of spores on the outside of the butterfly that are shown as little specks in between the scales of the butterfly. And this is really detrimental to the monarch. It shortens their lifespan, it reduces their ability to fly, it can even kill them before they're even adults. Very detrimental parasite.
As part of my job, I spend a lot of time in the greenhouse growing plants, and the reason for this is that monarchs are extremely picky eaters. They only eat milkweed as larvae. Luckily, there are several species of milkweed that they can use, and all these milkweeds have cardenolides in them. These are chemicals that are toxic. They're toxic to most animals, but not to monarchs. In fact, monarchs can take up the chemicals, put it in their own bodies, and it makes them toxic against their predators, such as birds. And what they do, then, is advertise this toxicity through their beautiful warning colorations
with this orange, black and white. So what I did during my job is grow plants in the greenhouse, different ones, different milkweeds. Some were toxic, including the tropical milkweed, with very high concentrations of these cardenolides. And some were not toxic. And then I fed them to monarchs. Some of the monarchs were healthy. They had no disease. But some of the monarchs were sick, and what I found is that some of these milkweeds are medicinal, meaning they reduce the disease symptoms in the monarch butterflies, meaning these monarchs can live longer when they are infected
when feeding on these medicinal plants. And when I found this, I had this idea, and a lot of people said it was a crazy idea, but I thought, what if monarchs can use this? What if they can use these plants as their own form of medicine? What if they can act as medical doctors? So my team and I started doing experiments. In the first types of experiments, we had caterpillars, and gave them a choice: medicinal milkweed versus non-medicinal milkweed. And then we measured how much they ate of each species over their lifetime. And the result, as so often in science, was boring:
Fifty percent of their food was medicinal. Fifty percent was not. These caterpillars didn't do anything for their own welfare. So then we moved on to adult butterflies, and we started asking the question whether it's the mothers that can medicate their offspring. Can the mothers lay their eggs on medicinal milkweed that will make their future offspring less sick? We have done these experiments now over several years, and always get the same results. What we do is we put a monarch in a big cage, a medicinal plant on one side, a non-medicinal plant on the other side, and then we measure the number of eggs that the monarchs lay on each plant.
And what we find when we do that is always the same. What we find is that the monarchs strongly prefer the medicinal milkweed. In other words, what these females are doing is they're laying 68 percent of their eggs in the medicinal milkweed. Intriguingly, what they do is they actually transmit the parasites when they're laying the eggs. They cannot prevent this. They can also not medicate themselves. But what these experiments tell us is that these monarchs, these mothers, can lay their eggs on medicinal milkweed that will make their future offspring less sick. Now, this is a really important discovery, I think,
not just because it tells us something cool about nature, but also because it may tell us something more about how we should find drugs. Now, these are animals that are very small and we tend to think of them as very simple. They have tiny little brains, yet they can do this very sophisticated medication. Now, we know that even today, most of our drugs derive from natural products, including plants, and in indigenous cultures, traditional healers often look at animals to find new drugs. In this way, elephants have told us how to treat stomach upset, and porcupines have told people how to treat bloody diarrhea.
What I think is important, though, is to move beyond these large-brained mammals and give these guys more credit, these simple animals, these insects that we tend to think of as very, very simple with tiny little brains. The discovery that these animals can also use medication opens up completely new avenues, and I think that maybe one day, we will be treating human diseases with drugs that were first discovered by butterflies, and I think that is an amazing opportunity worth pursuing. Thank you so much. (Applause)