Cīņa pret infekcijas slimībām ir sacensība ar evolūciju. Baktērijas attīstās rezistence pret antibiotikām, un vīrusi pastāvīgi attīstās, lai izplatītos ātrāk. Kukaiņu pārnēsātas slimības ir vēl viens evolūcijas kaujas lauks: paši kukaiņi attīsta rezistenci pret indēm, ko cilvēki izmanto, lai tos nogalinātu.
Jo īpaši odu pārnēsāta malārija katru gadu nogalina vairāk nekā 600 000 cilvēku. Kopš Otrā pasaules karainsekticīdi—ķīmiskie ieroči, kas paredzēti, lai iznīcinātu Anopheles odus, kas inficēti ar malārijas parazītu, — ir izmantoti malārijas apkarošanai.
Tomēr odi ātri izstrādā stratēģijas, lai tos padarītuinsekticīdi neefektīvi, pakļaujot miljoniem cilvēku paaugstinātam letālu infekciju riskam. Mans nesen publicētais pētījums, kas veikts kopā ar kolēģiem, paskaidro, kāpēc.
Kā evolūcijas ģenētiķis es pētu dabisko atlasi — adaptīvās evolūcijas pamatu. Ģenētiskās variācijas, kas ir visizdevīgākās izdzīvošanai, aizstāj tās, kas ir neizdevīgas, izraisot izmaiņas sugās. Anopheles moskīta evolūcijas spējas ir patiesi pārsteidzošas.
Deviņdesmito gadu vidū lielākā daļa Anopheles odu Āfrikā bija uzņēmīgi pret piretroīdu insekticīdiem, kas sākotnēji tika iegūti no krizantēmām. Odu apkarošana galvenokārt balstījās uz divām uz piretroīdiem balstītām metodēm: ar insekticīdiem apstrādātiem moskītu tīkliem, lai aizsargātu guļošos odus, un insekticīdu atlieku izsmidzināšanu uz ēku sienām. Vien šīs divas metodes, visticamāk, novērsa vairāk nekā 500 miljonus malārijas gadījumu laikā no 2000. līdz 2015. gadam.
Tomēr odi no Ganas līdz Malāvijai tagad bieži vien attīsta rezistenci pret pesticīdiem koncentrācijās, kas ir 10 reizes lielākas par iepriekšējo letālo devu. Papildus Anopheles odu kontroles pasākumiem lauksaimnieciskās darbības var netīši pakļaut odus piretroīdu insekticīdu iedarbībai, vēl vairāk saasinot to rezistenci.
Dažās Āfrikas daļās Anopheles odi ir izveidojuši rezistenci pret četrām insekticīdu klasēm, ko lieto malārijas kontrolei.
Anopheles odi un malārijas parazīti ir sastopami arī ārpus Āfrikas, kur pesticīdu rezistences pētījumi ir retāk sastopami.
Lielā daļā Dienvidamerikas galvenais malārijas pārnēsātājs ir Anopheles darlingi ods. Šis ods ir tik atšķirīgs no malārijas pārnēsātājiem Āfrikā, ka tas varētu piederēt citai ģintij — Nyssorhynchus. Kopā ar kolēģiem no astoņām valstīm es analizēju vairāk nekā 1000 Anopheles darlingi odu genomus, lai izprastu to ģenētisko daudzveidību, tostarp visas izmaiņas, ko izraisījusi nesenā cilvēka darbība. Mani kolēģi savāca šos odus 16 vietās plašā teritorijā, kas stiepjas no Brazīlijas Atlantijas okeāna piekrastes līdz Andu Klusā okeāna piekrastei Kolumbijā.
Mēs atklājām, ka, tāpat kā tās Āfrikas radinieki, *Anopheles darlingi* uzrāda ārkārtīgi augstu ģenētisko daudzveidību — vairāk nekā 20 reizes lielāku nekā cilvēkiem —, kas norāda uz ļoti lielu populāciju. Sugas ar tik lielu gēnu fondu ir labi pielāgojušās jauniem izaicinājumiem. Kad populācija ir tik liela, palielinās atbilstošu mutāciju rašanās iespējamība, kas nodrošina vēlamo priekšrocību. Kad šī mutācija sāk izplatīties, pateicoties skaitliskajai priekšrocībai, pat dažu odu nejauša nāve neizraisīs tās pilnīgu izmiršanu.
Turpretī baltgalvainais ērglis, kura dzimtene ir Amerikas Savienotās Valstis, nekad neizveidoja rezistenci pret insekticīdu DDT un galu galā bija pakļauts izmiršanai. Miljoniem kukaiņu evolūcijas efektivitāte ievērojami pārsniedz tikai dažu tūkstošu putnu efektivitāti. Faktiski pēdējo desmitgažu laikā esam novērojuši adaptīvas evolūcijas pazīmes gēnos, kas saistīti ar zāļu rezistenci Anopheles darlingi odiem.
Piretroīdi un DDT, kā arī citi insekticīdi, iedarbojas uz vienu un to pašu molekulāro mērķi: jonu kanāliem, kas var atvērties un aizvērties nervu šūnās. Kad šie kanāli ir atvērti, nervu šūnas stimulē citas šūnas. Insekticīdi piespiež šos kanālus palikt atvērtus un turpināt pārraidīt impulsus, izraisot kukaiņu paralīzi un nāvi. Tomēr kukaiņi var attīstīt rezistenci, mainot pašu kanālu formu.
Iepriekšējie citu zinātnieku veiktie ģenētiskie pētījumi, kā arī mūsu pētījums, nav atklājuši šāda veida rezistenci Anopheles darlingi. Tā vietā mēs atklājām, ka rezistence attīstās citādā veidā: caur gēnu kopumu, kas kodē enzīmus, kuri noārda toksiskus savienojumus. Šo enzīmu, kas pazīstami kā P450, augsta aktivitāte bieži vien ir atbildīga par pesticīdu rezistences attīstību citiem odos veidiem. Kopš pesticīdu lietošanas sākuma 20. gadsimta vidū tas pats P450 gēnu kopums ir neatkarīgi mutējis vismaz septiņas reizes Dienvidamerikā.
Franču Gviānā arī cits P450 gēnu komplekts uzrādīja līdzīgu evolūcijas modeli, kas vēl vairāk apstiprina ciešo saikni starp šiem enzīmiem un adaptāciju. Turklāt, kad odi tika ievietoti noslēgtos konteineros un pakļauti piretroīdu insekticīdiem, atšķirības P450 gēnos starp atsevišķiem odiem korelēja ar to izdzīvošanas laiku.
Dienvidamerikā plaša mēroga malārijas kontroles kampaņas, izmantojot pesticīdus, bija tikai sporādiskas un, iespējams, nebija galvenais odu evolūcijas virzītājspēks. Tā vietā odi, iespējams, bija netieši pakļauti lauksaimniecības pesticīdiem. Interesanti, ka visizteiktākās evolūcijas pazīmes novērojām reģionos ar attīstītu lauksaimniecību.
Neskatoties uz jaunu vakcīnu parādīšanos un citiem sasniegumiem malārijas kontrolē pēdējos gados, odu kontrole joprojām ir galvenais, lai samazinātu malārijas izplatību.
Vairākas valstis testē ģenētisko inženieriju malārijas apkarošanai. Šī tehnoloģija ietver odu populāciju ģenētisku modificēšanu, lai samazinātu to skaitu vai mazinātu to izturību pret malārijas parazītu. Lai gan odu ievērojamā pielāgošanās spēja var radīt izaicinājumu, perspektīvas ir daudzsološas.
Mani kolēģi un es strādājam, lai uzlabotu metodes topošās pesticīdu rezistences noteikšanai. Genoma sekvencēšana joprojām ir izšķiroša jaunu vai negaidītu evolūcijas reakciju atklāšanai. Adaptācijas risks ir visaugstākais ilgstoša un intensīva selekcijas spiediena apstākļos; tāpēc pesticīdu lietošanas samazināšana līdz minimumam, modificēšana un pakāpeniska ieviešana var palīdzēt novērst rezistences attīstību.
Koordinēta uzraudzība un atbilstoša reaģēšana ir būtiska, lai apkarotu zāļu rezistences attīstību. Atšķirībā no evolūcijas, cilvēki spēj paredzēt nākotni.
Džeikobs A. Tenesens saņēma finansējumu no Nacionālajiem veselības institūtiem, izmantojot Hārvardas T. H. Čana Sabiedrības veselības skolu un Broad institūtu.
Publicēšanas laiks: 2026. gada 21. aprīlis
