Борбата срещу инфекциозните болести е надпревара срещу еволюцията. Бактериите развиват резистентност към антибиотици, а вирусите непрекъснато еволюират, за да се разпространяват по-бързо. Болестите, пренасяни от насекоми, представляват друго еволюционно бойно поле: самите насекоми развиват резистентност към отровите, които хората използват, за да ги убиват.
По-специално, маларията, пренасяна от комари, убива над 600 000 души годишно. След Втората световна война,инсектициди—химически оръжия, предназначени да убиват комари Anopheles, заразени с маларийния паразит — са били използвани за борба с маларията.
Комарите обаче бързо разработват стратегии за тяхното преобразуване.инсектициди неефективни, излагайки милиони хора на повишен риск от фатални инфекции. Наскоро публикуваното от мен проучване, проведено с колеги, обяснява защо.
Като еволюционен генетик, аз изучавам естествения подбор – основата на адаптивната еволюция. Генетичните вариации, които са най-благоприятни за оцеляването, заместват тези, които са неблагоприятни, което води до промени във видовете. Еволюционните възможности на комара Anopheles са наистина изумителни.
В средата на 90-те години на миналия век повечето комари Anopheles в Африка са били податливи на пиретроидни инсектициди, първоначално получени от хризантеми. Контролът на комарите се е основавал предимно на два метода, базирани на пиретроиди: мрежи против комари, третирани с инсектициди, за защита на спящите комари и остатъчни инсектицидни спрейове по стените на сградите. Само тези два метода вероятно са предотвратили над 500 милиона случая на малария между 2000 и 2015 г.
Въпреки това, комарите от Гана до Малави вече често развиват резистентност към пестициди в концентрации, 10 пъти по-високи от предишната летална доза. В допълнение към мерките за контрол на комарите Anopheles, селскостопанските дейности могат неволно да изложат комарите на пиретроидни инсектициди, което допълнително изостря тяхната резистентност.
В някои части на Африка комарите Anopheles са развили резистентност към четири класа инсектициди, използвани за борба с маларията.
Комарите Anopheles и маларийните паразити се срещат и извън Африка, където изследванията за резистентност към пестициди са по-рядко срещани.
В голяма част от Южна Америка основният вектор на малария е комарът Anopheles darlingi. Този комар е толкова различен от векторите на малария в Африка, че може да принадлежи към друг род - Nyssorhynchus. Заедно с колеги от осем държави анализирах геномите на над 1000 комара Anopheles darlingi, за да разбера тяхното генетично разнообразие, включително всички промени, причинени от скорошна човешка дейност. Колегите ми събраха тези комари от 16 места в обширна територия, простираща се от атлантическото крайбрежие на Бразилия до тихоокеанското крайбрежие на Андите в Колумбия.
Открихме, че подобно на своите африкански роднини, *Anopheles darlingi* показва изключително високо генетично разнообразие – повече от 20 пъти по-голямо от това на хората – което показва много голяма популация. Видовете с такъв голям генофонд са добре адаптирани да се адаптират към нови предизвикателства. Когато една популация е толкова голяма, вероятността от поява на подходящи мутации, които осигуряват желаното предимство, се увеличава. След като тази мутация започне да се разпространява, благодарение на численото предимство, дори случайната смърт на няколко комара няма да доведе до пълното ѝ изчезване.
За разлика от това, белоглавият орел, който е родом от Съединените щати, никога не е развил резистентност към инсектицида ДДТ и в крайна сметка е бил изправен пред изчезване. Еволюционната ефективност на милиони насекоми далеч надвишава тази само на няколко хиляди птици. Всъщност, през последните няколко десетилетия наблюдаваме признаци на адаптивна еволюция в гени, свързани с лекарствената резистентност при комарите Anopheles darlingi.
Пиретроидите и ДДТ, наред с други инсектициди, действат върху една и съща молекулярна цел: йонни канали, които могат да се отварят и затварят в нервните клетки. Когато тези канали са отворени, нервните клетки стимулират други клетки. Инсектицидите принуждават тези канали да останат отворени и да продължат да предават импулси, което води до парализа и смърт на насекоми. Насекомите обаче могат да развият резистентност, като променят формата на самите канали.
Предишни генетични изследвания на други учени, както и нашето проучване, не са открили този тип резистентност при Anopheles darlingi. Вместо това открихме, че резистентността се развива по различен начин: чрез набор от гени, кодиращи ензими, които разграждат токсични съединения. Високата активност на тези ензими, известни като P450, често е отговорна за развитието на резистентност към пестициди при други комари. От началото на употребата на пестициди в средата на 20-ти век, същият набор от гени P450 е мутирал независимо поне седем пъти в Южна Америка.
Във Френска Гвиана друг набор от гени P450 също показа подобен еволюционен модел, което допълнително потвърждава тясната връзка между тези ензими и адаптацията. Освен това, когато комарите бяха поставени в запечатани контейнери и изложени на пиретроидни инсектициди, разликите в гените P450 между отделните комари корелираха с времето им на оцеляване.
В Южна Америка мащабните кампании за борба с маларията, използващи пестициди, са били само спорадични и е възможно да не са били основният двигател на еволюцията на комарите. Вместо това, комарите може да са били косвено изложени на селскостопански пестициди. Интересното е, че наблюдавахме най-ясно изразени признаци на еволюция в региони с развито земеделие.
Въпреки появата на нови ваксини и други постижения в контрола на маларията през последните години, контролът на комарите остава ключов за намаляване на разпространението на малария.
Няколко държави тестват генно инженерство за борба с маларията. Тази технология включва генетично модифициране на популациите на комари, за да се намали броят им или да се намали устойчивостта им към маларийния паразит. Въпреки че забележителната адаптивност на комарите може да представлява предизвикателство, перспективите са обещаващи.
Моите колеги и аз работим за подобряване на методите за откриване на нововъзникваща резистентност към пестициди. Геномното секвениране остава от решаващо значение за откриване на нови или неочаквани еволюционни реакции. Адаптивният риск е най-висок при продължителен и интензивен селективен натиск; следователно, минимизирането, модифицирането и поетапното използване на пестициди може да помогне за предотвратяване на развитието на резистентност.
Координираното наблюдение и подходящите реакции са от съществено значение за борба с развиващата се лекарствена резистентност. За разлика от еволюцията, хората са способни да предсказват бъдещето.
Джейкъб А. Тенесен получи финансиране от Националните здравни институти чрез Училището по обществено здраве „Т. Х. Чан“ към Харвардския университет и Института „Броуд“.
Време на публикуване: 21 април 2026 г.
