Kova su infekcinėmis ligomis yra lenktynės su evoliucija. Bakterijos įgyja atsparumą antibiotikams, o virusai nuolat evoliucionuoja, kad greičiau plistų. Vabzdžių platinamos ligos yra dar vienas evoliucijos mūšio laukas: patys vabzdžiai įgyja atsparumą nuodams, kuriuos žmonės naudoja jiems naikinti.
Visų pirma, uodų platinama maliarija kasmet pražudo daugiau nei 600 000 žmonių. Nuo Antrojo pasaulinio karoinsekticidai– cheminiai ginklai, skirti naikinti maliarijos parazitu užkrėstus Anopheles uodus, – buvo naudojami kovai su maliarija.
Tačiau uodai greitai sukuria strategijas, kaip jas panaudoti.insekticidai neefektyvūs, todėl milijonams žmonių kyla didesnė mirtinų infekcijų rizika. Mano neseniai paskelbtame tyrime, atliktame su kolegomis, paaiškinama, kodėl.
Kaip evoliucinės genetikos specialistas, tyrinėju natūraliąją atranką – adaptyviosios evoliucijos pagrindą. Genetiniai variantai, kurie yra naudingiausi išlikimui, pakeičia tuos, kurie yra nepalankūs, ir tai lemia rūšių pokyčius. Anopheles uodo evoliuciniai gebėjimai yra išties stulbinantys.
Dešimtojo dešimtmečio viduryje dauguma Afrikoje gyvenančių Anopheles genties uodų buvo jautrūs piretroidiniams insekticidams, iš pradžių gautiems iš chrizantemų. Uodų kontrolė daugiausia rėmėsi dviem piretroidų pagrindu sukurtais metodais: insekticidais apdorotais tinkleliais nuo uodų, skirtais apsaugoti miegančius uodus, ir insekticidų likučių purškimu ant pastatų sienų. Vien šie du metodai 2000–2015 m. greičiausiai padėjo išvengti daugiau nei 500 milijonų maliarijos atvejų.
Tačiau uodai nuo Ganos iki Malavio dabar dažnai išsiugdo atsparumą pesticidams, kurių koncentracijos yra 10 kartų didesnės už ankstesnę mirtiną dozę. Be priemonių, skirtų kontroliuoti Anopheles uodus, žemės ūkio veikla gali netyčia paveikti uodus piretroidiniais insekticidais, o tai dar labiau padidina jų atsparumą.
Kai kuriose Afrikos dalyse Anopheles genties uodai įgijo atsparumą keturioms insekticidų klasėms, naudojamoms maliarijai kontroliuoti.
Anopheles uodai ir maliarijos parazitai taip pat aptinkami už Afrikos ribų, kur atsparumo pesticidams tyrimai atliekami retiau.
Didžiojoje Pietų Amerikos dalyje pagrindinis maliarijos pernešėjas yra Anopheles darlingi uodas. Šis uodas taip skiriasi nuo maliarijos pernešėjų Afrikoje, kad gali priklausyti kitai genčiai – Nyssorhynchus. Kartu su kolegomis iš aštuonių šalių išanalizavau daugiau nei 1000 Anopheles darlingi uodų genomus, kad suprasčiau jų genetinę įvairovę, įskaitant bet kokius pokyčius, kuriuos sukėlė pastarojo meto žmonių veikla. Mano kolegos surinko šiuos uodus 16 vietų didžiulėje teritorijoje, besitęsiančioje nuo Brazilijos Atlanto vandenyno pakrantės iki Kolumbijos Andų Ramiojo vandenyno pakrantės.
Nustatėme, kad *Anopheles darlingi*, kaip ir jos giminaičiai iš Afrikos, pasižymi itin didele genetine įvairove – daugiau nei 20 kartų didesne nei žmonių, o tai rodo labai didelę populiaciją. Rūšys, turinčios tokį didelį genų fondą, yra gerai prisitaikiusios prie naujų iššūkių. Kai populiacija tokia didelė, padidėja tikimybė, kad atsiras tinkamų mutacijų, kurios suteikia norimą pranašumą. Kai ši mutacija pradeda plisti, dėl skaitinio pranašumo net ir atsitiktinis kelių uodų žūtis nesukels visiško jos išnykimo.
Tuo tarpu plikagalvis erelis, kilęs iš Jungtinių Valstijų, niekada neišsiugdė atsparumo insekticidui DDT ir galiausiai jam grėsė išnykimas. Milijonų vabzdžių evoliucinis efektyvumas gerokai viršija vos kelių tūkstančių paukščių efektyvumą. Tiesą sakant, per pastaruosius kelis dešimtmečius pastebėjome adaptyvios evoliucijos požymių genuose, susijusiuose su atsparumu vaistams, rūšyje „Anopheles darlingi“ uodai.
Piretroidai ir DDT, be kitų insekticidų, veikia tą patį molekulinį taikinį: jonų kanalus, kurie gali atsidaryti ir užsidaryti nervinėse ląstelėse. Kai šie kanalai yra atviri, nervinės ląstelės stimuliuoja kitas ląsteles. Insekticidai priverčia šiuos kanalus likti atvirus ir toliau perduoti impulsus, todėl vabzdžiai paralyžiuojami ir žūsta. Tačiau vabzdžiai gali įgyti atsparumą, keisdami pačių kanalų formą.
Ankstesni kitų mokslininkų atlikti genetiniai tyrimai, taip pat ir mūsų tyrimas, tokio tipo atsparumo „Anopheles darlingi“ nenustatė. Vietoj to, mes atradome, kad atsparumas vystosi kitaip: per genų rinkinį, koduojantį fermentus, kurie skaido toksiškus junginius. Didelis šių fermentų, žinomų kaip P450, aktyvumas dažnai lemia atsparumo pesticidams išsivystymą kitiems uodams. Nuo pesticidų naudojimo pradžios XX a. viduryje tas pats P450 genų rinkinys Pietų Amerikoje nepriklausomai mutavo mažiausiai septynis kartus.
Prancūzijos Gvianoje kitas P450 genų rinkinys taip pat parodė panašų evoliucinį modelį, dar labiau patvirtindamas glaudų ryšį tarp šių fermentų ir adaptacijos. Be to, kai uodai buvo patalpinti į sandarius konteinerius ir veikiami piretroidiniais insekticidais, P450 genų skirtumai tarp atskirų uodų koreliavo su jų išgyvenamumu.
Pietų Amerikoje didelio masto maliarijos kontrolės kampanijos naudojant pesticidus buvo tik sporadiškos ir galbūt nebuvo pagrindinė uodų evoliucijos varomoji jėga. Vietoj to, uodai galėjo būti netiesiogiai veikiami žemės ūkio pesticidų. Įdomu tai, kad ryškiausius evoliucijos požymius pastebėjome regionuose, kuriuose išsivysčiusi žemės ūkis.
Nepaisant naujų vakcinų atsiradimo ir kitų pažangų maliarijos kontrolės srityje pastaraisiais metais, uodų kontrolė išlieka pagrindiniu veiksniu mažinant maliarijos plitimą.
Kelios šalys testuoja genų inžineriją kovai su maliarija. Ši technologija apima uodų populiacijų genetišką modifikavimą, siekiant sumažinti jų skaičių arba atsparumą maliarijos parazitui. Nors nepaprastas uodų prisitaikymas gali kelti iššūkių, perspektyvos yra daug žadančios.
Kartu su kolegomis dirbame siekdami tobulinti metodus, skirtus atsirandančiam atsparumui pesticidams nustatyti. Genomo sekoskaita išlieka labai svarbi norint aptikti naujus ar netikėtus evoliucinius atsakus. Adaptacijos rizika yra didžiausia esant ilgalaikiam ir intensyviam atrankos spaudimui; todėl pesticidų naudojimo mažinimas, modifikavimas ir laipsniškas laipsniškas mažinimas gali padėti užkirsti kelią atsparumo vystymuisi.
Koordinuotas stebėjimas ir tinkamas atsakas yra būtini kovojant su besivystančiu atsparumu vaistams. Kitaip nei evoliucijos atveju, žmonės geba numatyti ateitį.
Jacob A. Tennessen gavo finansavimą iš Nacionalinių sveikatos institutų per Harvardo TH Chan visuomenės sveikatos mokyklą ir Broad institutą.
Įrašo laikas: 2026 m. balandžio 21 d.
