Крупнейшее генетическое исследование комаров выявило распространение устойчивости к инсектицидам в Африке

Крупнейшее в истории генетическое исследование комаров выявило перемещение устойчивости к инсектицидам между разными регионами Африки и обнаружило несколько быстро эволюционирующих генов резистентности. Опубликованное 29 ноября в журнале Nature, это исследование создаёт генетический ресурс для разработки новых инструментов мониторинга устойчивости, управления использованием инсектицидов и создания новых методов контроля.

Малярию переносят комары, а растущая устойчивость к инсектицидам препятствует усилиям по борьбе с болезнью. Исследование учёных из Института Сенгера и их коллег также показало, что дикие комары, собранные в Африке, генетически гораздо более разнообразны, чем считалось. Это помогает объяснить, почему комары так быстро развивают устойчивость к инсектицидам.

Ежегодно более 200 миллионов человек в мире заражаются малярийным паразитом, которого переносят кровососущие комары рода Anopheles. В 2015 году малярия стала причиной смерти около 429 000 человек, причём большинство случаев пришлось на страны Африки к югу от Сахары.

С 2000 года меры общественного здравоохранения в Африке, такие как обработанные инсектицидом противомоскитные сетки и распыление инсектицидов, помогли сократить число случаев малярии. Однако многие комары выработали устойчивость к инсектицидам, что теперь угрожает сорвать контроль над малярией в Африке.

Чтобы понять, как эволюционируют комары, исследователи в рамках проекта Anopheles gambiae 1000 genomes секвенировали ДНК 765 диких комаров Anopheles, собранных в 15 местах восьми африканских стран. Это создало крупнейший ресурс данных о естественной генетической изменчивости для любого вида насекомых.

Исследователи выявили, что комары Anopheles gambiae чрезвычайно генетически разнообразны по сравнению с большинством других видов животных. Высокое генетическое разнообразие позволяет быстро эволюционировать: в геномах комаров было обнаружено 52 миллиона небольших различий.

Доктор Мара Лавничак, соавтор статьи: "Разнообразие геномов комаров оказалось гораздо больше, чем мы ожидали. Такие высокие уровни генетической вариации позволяют популяциям комаров быстро эволюционировать в ответ на наши усилия по их контролю — будь то инсектициды или любые другие меры, включая gene drive".

Новые стратегии контроля, такие как gene drive с использованием инструментов CRISPR/Cas9 для создания бесплодия или неспособности переносить малярийного паразита, требуют точного совпадения с целевым геном. Исследователи обнаружили, что gene drive вряд ли сработает для большинства генов комаров из-за их высокой вариабельности в природе. Однако они также использовали данные, чтобы выделить менее изменчивые мишени, потенциально более подходящие для методов контроля на основе gene drive.

Анализ геномов также выявил быструю эволюцию нескольких генов, ранее связанных с устойчивостью к инсектицидам. Неожиданно исследователи обнаружили множество ранее неизвестных генетических вариантов внутри этих генов, которые могут вызывать резистентность. Тревожным открытием стало то, что эти генетические варианты устойчивости не только возникали независимо в разных частях Африки, но и распространялись по континенту за счёт миграции комаров.

Профессор Мартин Доннелли, соавтор исследования: "Мы видим, что разнообразный набор генов, связанных с устойчивостью к инсектицидам, находится под очень сильным давлением отбора, что подтверждает их важную роль в эволюции резистентности в природных популяциях комаров. Наше исследование подчеркивает серьёзные проблемы, стоящие перед усилиями по контролю за комарами и управлению устойчивостью к инсектицидам".

Алистер Майлз, ведущий автор: "Собранные нами данные — уникальный ресурс для изучения реакции популяций комаров на наши текущие усилия по контролю и для разработки лучших технологий и стратегий в будущем. Это исследование демонстрирует чёткий путь к созданию нового и крайне необходимого источника информации для поддержки кампании по искоренению малярии в Африке".