Boj proti nalezljivim boleznim je tekma z evolucijo. Bakterije razvijejo odpornost na antibiotike, virusi pa se nenehno razvijajo, da se hitreje širijo. Bolezni, ki jih prenašajo žuželke, predstavljajo še eno evolucijsko bojišče: žuželke same razvijajo odpornost na strupe, ki jih ljudje uporabljajo za njihovo ubijanje.
Predvsem malarija, ki jo prenašajo komarji, vsako leto ubije več kot 600.000 ljudi. Od druge svetovne vojne naprejinsekticidi– kemično orožje, namenjeno uničevanju komarjev vrste Anopheles, okuženih z malarijskim parazitom – se uporablja za boj proti malariji.
Vendar pa komarji hitro razvijejo strategije za njihovo uničenje.insekticidi neučinkoviti..., kar milijone ljudi izpostavlja povečanemu tveganju za smrtne okužbe. Moja nedavno objavljena študija, ki sem jo izvedla s kolegi, pojasnjuje, zakaj.
Kot evolucijski genetik preučujem naravno selekcijo – osnovo prilagodljive evolucije. Genetske variacije, ki so najbolj koristne za preživetje, nadomestijo tiste, ki so neugodne, kar vodi do sprememb vrst. Evolucijske sposobnosti komarja Anopheles so resnično osupljive.
Sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja je bila večina komarjev vrste Anopheles v Afriki dovzetna za piretroidne insekticide, ki so bili prvotno pridobljeni iz krizantem. Zatiranje komarjev se je zanašalo predvsem na dve metodi, ki temeljita na piretroidih: mreže proti komarjem, obdelane z insekticidi, za zaščito spečih komarjev in razpršila z ostanki insekticidov na stenah stavb. Samo ti dve metodi sta verjetno preprečili več kot 500 milijonov primerov malarije med letoma 2000 in 2015.
Vendar pa komarji od Gane do Malavija zdaj pogosto razvijajo odpornost na pesticide v koncentracijah, ki so 10-krat višje od prej smrtonosnega odmerka. Poleg ukrepov za zatiranje komarjev Anopheles lahko kmetijske dejavnosti nenamerno izpostavijo komarje piretroidnim insekticidom, kar še dodatno poslabša njihovo odpornost.
V nekaterih delih Afrike so komarji vrste Anopheles razvili odpornost na štiri razrede insekticidov, ki se uporabljajo za zatiranje malarije.
Komarji Anopheles in malarijski paraziti se pojavljajo tudi zunaj Afrike, kjer so raziskave odpornosti na pesticide manj pogoste.
V večjem delu Južne Amerike je glavni prenašalec malarije komar Anopheles darlingi. Ta komar se tako razlikuje od prenašalcev malarije v Afriki, da morda pripada drugemu rodu – Nyssorhynchus. Skupaj s kolegi iz osmih držav sem analiziral genome več kot 1000 komarjev Anopheles darlingi, da bi razumel njihovo genetsko raznolikost, vključno z morebitnimi spremembami, ki jih je povzročila nedavna človeška dejavnost. Moji kolegi so te komarje zbrali na 16 lokacijah na obsežnem ozemlju, ki se razteza od atlantske obale Brazilije do pacifiške obale Andov v Kolumbiji.
Ugotovili smo, da ima *Anopheles darlingi*, tako kot njegovi afriški sorodniki, izjemno visoko genetsko raznolikost – več kot 20-krat večjo od človeške – kar kaže na zelo veliko populacijo. Vrste s tako velikim genskim skladom so dobro prilagojene novim izzivom. Ko je populacija tako velika, se poveča verjetnost pojava ustreznih mutacij, ki zagotavljajo želeno prednost. Ko se ta mutacija začne širiti, zaradi številčne prednosti niti naključna smrt nekaj komarjev ne bo povzročila njenega popolnega izumrtja.
V nasprotju s tem beloglavi orel, ki izvira iz Združenih držav Amerike, ni nikoli razvil odpornosti na insekticid DDT in je bil na koncu soočen z izumrtjem. Evolucijska učinkovitost milijonov žuželk daleč presega učinkovitost le nekaj tisoč ptic. Pravzaprav smo v zadnjih nekaj desetletjih pri komarjih Anopheles darlingi opazili znake prilagodljive evolucije v genih, povezanih z odpornostjo na zdravila.
Piretroidi in DDT, med drugimi insekticidi, delujejo na isto molekularno tarčo: ionske kanale, ki se lahko odpirajo in zapirajo v živčnih celicah. Ko so ti kanali odprti, živčne celice stimulirajo druge celice. Insekticidi silijo te kanale, da ostanejo odprti in še naprej prenašajo impulze, kar vodi v paralizo in smrt žuželk. Vendar pa lahko žuželke razvijejo odpornost s spreminjanjem oblike samih kanalov.
Prejšnje genetske študije drugih znanstvenikov, kot tudi naša študija, pri komarju Anopheles darlingi niso odkrile te vrste odpornosti. Namesto tega smo odkrili, da se odpornost razvija na drugačen način: prek niza genov, ki kodirajo encime, ki razgrajujejo strupene spojine. Visoka aktivnost teh encimov, znanih kot P450, je pogosto odgovorna za razvoj odpornosti na pesticide pri drugih komarjih. Od začetka uporabe pesticidov sredi 20. stoletja se je isti niz genov P450 v Južni Ameriki neodvisno mutiral vsaj sedemkrat.
V Francoski Gvajani je podoben evolucijski vzorec pokazal tudi drug sklop genov P450, kar dodatno potrjuje tesno povezavo med temi encimi in prilagoditvijo. Poleg tega so bile razlike v genih P450 med posameznimi komarji, ko so bili nameščeni v zaprtih posodah in izpostavljeni piretroidnim insekticidom, povezane z njihovim časom preživetja.
V Južni Ameriki so bile obsežne kampanje za zatiranje malarije z uporabo pesticidov le občasne in morda niso bile glavni dejavnik evolucije komarjev. Namesto tega so bili komarji morda posredno izpostavljeni kmetijskim pesticidom. Zanimivo je, da smo najizrazitejše znake evolucije opazili v regijah z razvitim kmetijstvom.
Kljub pojavu novih cepiv in drugih napredkov pri nadzoru malarije v zadnjih letih ostaja nadzor nad komarji ključnega pomena za zmanjšanje širjenja malarije.
Več držav preizkuša genski inženiring za boj proti malariji. Ta tehnologija vključuje gensko spreminjanje populacij komarjev, da se zmanjša njihovo število ali zmanjša njihova odpornost na malarijskega parazita. Čeprav izjemna prilagodljivost komarjev lahko predstavlja izziv, so možnosti obetavne.
S kolegi si prizadevamo izboljšati metode za odkrivanje nastajajoče odpornosti na pesticide. Sekvenciranje genoma ostaja ključnega pomena za odkrivanje novih ali nepričakovanih evolucijskih odzivov. Adaptivno tveganje je najvišje pri dolgotrajnem in intenzivnem selekcijskem pritisku; zato lahko zmanjševanje, spreminjanje in postopno uvajanje pesticidov pomaga preprečiti razvoj odpornosti.
Usklajeno spremljanje in ustrezni odzivi so bistveni za boj proti razvijajoči se odpornosti na zdravila. Za razliko od evolucije so ljudje sposobni napovedati prihodnost.
Jacob A. Tennessen je prejel sredstva Nacionalnih inštitutov za zdravje prek Harvard TH Chan School of Public Health in Broad Institute.
Čas objave: 21. april 2026
