Боротьба з інфекційними захворюваннями – це гонка з еволюцією. Бактерії розвивають стійкість до антибіотиків, а віруси постійно еволюціонують, щоб поширюватися швидше. Хвороби, що передаються комахами, є ще одним еволюційним полем битви: самі комахи розвивають стійкість до отрут, які люди використовують для їх знищення.
Зокрема, малярія, що переноситься комарами, щорічно вбиває понад 600 000 людей. З часів Другої світової війниінсектициди—хімічна зброя, призначена для знищення комарів Anopheles, заражених малярійним паразитом, — використовувалася для боротьби з малярією.
Однак комарі швидко розробляють стратегії для їх перенесення.інсектициди неефективні, що наражає мільйони людей на підвищений ризик смертельних інфекцій. Моє нещодавно опубліковане дослідження, проведене разом з колегами, пояснює, чому.
Як еволюційний генетик, я вивчаю природний відбір — основу адаптивної еволюції. Генетичні варіації, які є найбільш корисними для виживання, замінюють ті, що є невигідними, що призводить до змін у видах. Еволюційні можливості комара Anopheles справді вражають.
У середині 1990-х років більшість комарів роду Anopheles в Африці були чутливі до піретроїдних інсектицидів, спочатку отриманих з хризантем. Боротьба з комарами спиралася переважно на два методи на основі піретроїдів: оброблені інсектицидами москітні сітки для захисту сплячих комарів та обприскування стін будівель залишками інсектицидів. Тільки ці два методи, ймовірно, запобігли понад 500 мільйонам випадків малярії між 2000 і 2015 роками.
Однак комарі від Гани до Малаві зараз часто розвивають стійкість до пестицидів у концентраціях, що в 10 разів перевищують раніше смертельну дозу. Окрім заходів боротьби з комарами Anopheles, сільськогосподарська діяльність може ненавмисно піддавати комарів впливу піретроїдних інсектицидів, що ще більше посилює їхню стійкість.
У деяких частинах Африки комарі роду Anopheles розвинули стійкість до чотирьох класів інсектицидів, що використовуються для боротьби з малярією.
Комарі Anopheles та малярійні паразити також зустрічаються за межами Африки, де дослідження стійкості до пестицидів проводяться рідше.
У більшій частині Південної Америки основним переносником малярії є комар Anopheles darlingi. Цей комар настільки відрізняється від переносників малярії в Африці, що може належати до іншого роду — Nyssorhynchus. Разом з колегами з восьми країн я проаналізував геноми понад 1000 комарів Anopheles darlingi, щоб зрозуміти їхнє генетичне різноманіття, включаючи будь-які зміни, спричинені нещодавньою діяльністю людини. Мої колеги зібрали цих комарів з 16 місць на величезній території, що простягається від атлантичного узбережжя Бразилії до тихоокеанського узбережжя Анд у Колумбії.
Ми виявили, що, як і його африканські родичі, *Anopheles darlingi* демонструє надзвичайно високу генетичну різноманітність — більш ніж у 20 разів більшу, ніж у людини — що вказує на дуже велику популяцію. Види з таким великим генофондом добре пристосовані до нових викликів. Коли популяція настільки велика, ймовірність появи відповідних мутацій, які забезпечують бажану перевагу, зростає. Як тільки ця мутація починає поширюватися, завдяки чисельній перевазі навіть випадкова загибель кількох комарів не призведе до її повного вимирання.
Натомість, білоголовий орлан, уродженець Сполучених Штатів, так і не розвинув стійкості до інсектициду ДДТ і зрештою опинився на межі зникнення. Еволюційна ефективність мільйонів комах набагато перевищує ефективність лише кількох тисяч птахів. Фактично, протягом останніх кількох десятиліть ми спостерігали ознаки адаптивної еволюції в генах, пов'язаних зі стійкістю до ліків, у комарів Anopheles darlingi.
Піретроїди та ДДТ, серед інших інсектицидів, діють на одну й ту саму молекулярну мішень: іонні канали, які можуть відкриватися та закриватися в нервових клітинах. Коли ці канали відкриті, нервові клітини стимулюють інші клітини. Інсектициди змушують ці канали залишатися відкритими та продовжувати передавати імпульси, що призводить до паралічу та загибелі комах. Однак комахи можуть виробити стійкість, змінюючи форму самих каналів.
Попередні генетичні дослідження інших вчених, а також наше дослідження, не виявили такого типу стійкості у Anopheles darlingi. Натомість ми виявили, що стійкість розвивається іншим шляхом: через набір генів, що кодують ферменти, що розщеплюють токсичні сполуки. Висока активність цих ферментів, відомих як P450, часто відповідає за розвиток стійкості до пестицидів у інших комарів. З моменту початку використання пестицидів у середині 20-го століття той самий набір генів P450 незалежно мутував щонайменше сім разів у Південній Америці.
У Французькій Гвіані інший набір генів P450 також показав подібну еволюційну картину, що ще раз підтверджує тісний зв'язок між цими ферментами та адаптацією. Крім того, коли комарів поміщали в герметичні контейнери та піддавали впливу піретроїдних інсектицидів, відмінності в генах P450 серед окремих комарів корелювали з часом їхнього виживання.
У Південній Америці масштабні кампанії з боротьби з малярією з використанням пестицидів були лише спорадичними і, можливо, не були основною рушійною силою еволюції комарів. Натомість, комарі могли опосередковано зазнавати впливу сільськогосподарських пестицидів. Цікаво, що ми спостерігали найвиразніші ознаки еволюції в регіонах з розвиненим сільським господарством.
Незважаючи на появу нових вакцин та інших досягнень у боротьбі з малярією за останні роки, боротьба з комарами залишається ключовим фактором для зменшення поширення малярії.
Кілька країн випробовують генну інженерію для боротьби з малярією. Ця технологія передбачає генетичну модифікацію популяцій комарів, щоб зменшити їхню чисельність або знизити їхню стійкість до малярійного паразита. Хоча надзвичайна адаптивність комарів може створювати труднощі, перспективи є багатообіцяючими.
Ми з колегами працюємо над удосконаленням методів виявлення нової стійкості до пестицидів. Секвенування геному залишається вирішальним для виявлення нових або неочікуваних еволюційних реакцій. Адаптивний ризик є найвищим за тривалого та інтенсивного селективного тиску; тому мінімізація, модифікація та поетапне використання пестицидів може допомогти запобігти розвитку стійкості.
Скоординований моніторинг та відповідні заходи реагування є важливими для боротьби з еволюцією стійкості до ліків. На відміну від еволюції, люди здатні передбачати майбутнє.
Джейкоб А. Теннессен отримав фінансування від Національних інститутів охорони здоров'я через Гарвардську школу громадського здоров'я ім. Т. Х. Чана та Інститут Броуда.
Час публікації: 21 квітня 2026 р.
