Генетические изменения помогают комарам выживать после атак пестицидами

Десятилетиями химические пестициды были главным способом контроля насекомых, таких как виды комаров Anopheles, распространяющих малярию среди людей. К сожалению, насекомые дали отпор, эволюционировав генетическую защиту, чтобы обезопасить себя и своё потомство.

Обзор удивительного разнообразия генетических изменений, обеспечивающих устойчивость к пестицидам у комаров Anopheles, представлен в статье, опубликованной в журнале Trends in Parasitology. Авторы — постдок Коленс Камдем и двое его коллег из Департамента энтомологии Калифорнийского университета в Риверсайде. Результаты подчёркивают взаимосвязь между вмешательством человека, эволюцией комаров и распространением болезней и помогут учёным разработать новые стратегии преодоления устойчивости к пестицидам.

По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2015 году было зарегистрировано около 212 миллионов случаев малярии и примерно 429 000 смертей от неё. Хотя усиление мер профилактики и контроля привело к снижению смертности от малярии на 29% в мире с 2010 года, рост числа устойчивых к пестицидам насекомых подчёркивает необходимость новых стратегий. «Одним из главных препятствий для искоренения малярии является огромное разнообразие и адаптивная гибкость видов комаров Anopheles, поэтому лучшее понимание генетических, поведенческих и экологических факторов, лежащих в основе их способности развивать устойчивость, является ключом к контролю над этой болезнью», — сказал Камдем.

В странах Африки к югу от Сахары множественные факторы, включая широкое использование пропитанных инсектицидом сеток, распыление инсектицидов внутри помещений, воздействие химических загрязнителей, урбанизацию и методы ведения сельского хозяйства, способствуют отбору малярийных комаров, высокоустойчивых к нескольким классам инсектицидов.

Статья Камдема выделяет несколько способов адаптации комаров к воздействию инсектицидов:

• Выгодные мутации в месте-мишени инсектицида — основной источник устойчивости, демонстрирующий прямое влияние вмешательства человека на геном комара.
• Другие мутации усиливают активность ферментов, которые расщепляют или связывают инсектицид до того, как он достигнет своей цели в клетке.
• В некоторых случаях комары меняют поведение, чтобы избегать контакта с пестицидами.

«Эти изменения происходят на молекулярном, физиологическом и поведенческом уровне, и часто несколько изменений происходят одновременно. Благодаря доступности секвенирования ДНК мы теперь можем точно определить эти эволюционные изменения на геномном уровне», — отметил Камдем.

Высокое генетическое разнообразие среди видов комаров и их способность обмениваться генами затрудняют остановку развития устойчивых групп. Системы генного драйва, использующие генетические подходы для уничтожения комаров, предотвращения их размножения или передачи малярийного паразита, находятся в разработке. Однако есть опасение, что комары могут развить устойчивость и к этим методам.

«Понимание, полученное в результате интенсивного использования инсектицидов и его влияния на геном комара, будет иметь решающее значение для успешного внедрения систем редактирования генов как нового подхода к контролю над болезнями, переносимыми комарами», — сказал Камдем. «Из-за появления болезней, переносимых комарами, таких как Зика, несколько стран внедряют или готовятся развернуть стратегии борьбы с переносчиками в больших масштабах. Одна из самых насущных потребностей — разработать инструменты мониторинга, основанные на доказательствах, чтобы противостоять неизбежной устойчивости комаров».