Borba protiv zaraznih bolesti je utrka protiv evolucije. Bakterije razvijaju otpornost na antibiotike, a virusi se stalno razvijaju kako bi se brže širili. Bolesti koje prenose insekti predstavljaju još jedno evolucijsko bojno polje: sami insekti razvijaju otpornost na otrove koje ljudi koriste da ih ubiju.
Konkretno, malarija koju prenose komarci ubija preko 600.000 ljudi godišnje. Od Drugog svjetskog rata,insekticidi-hemijsko oružje dizajnirano za ubijanje komaraca Anopheles zaraženih parazitom malarije - korišteno je za borbu protiv malarije.
Međutim, komarci brzo razvijaju strategije za njihovo pretvaranje.insekticidi neefikasni, izlažući milione ljudi povećanom riziku od smrtonosnih infekcija. Moja nedavno objavljena studija, provedena s kolegama, objašnjava zašto.
Kao evolucijski genetičar, proučavam prirodnu selekciju - osnovu adaptivne evolucije. Genetske varijacije koje su najkorisnije za preživljavanje zamjenjuju one koje su nepovoljne, što dovodi do promjena u vrstama. Evolucijske sposobnosti komarca Anopheles su zaista zapanjujuće.
Sredinom 1990-ih, većina komaraca vrste Anopheles u Africi bila je osjetljiva na piretroidne insekticide, prvobitno dobivene iz krizantema. Suzbijanje komaraca oslanjalo se prvenstveno na dvije metode zasnovane na piretroidima: mreže protiv komaraca tretirane insekticidima za zaštitu komaraca koji spavaju i sprejevi s rezidualnim insekticidima na zidovima zgrada. Samo ove dvije metode su vjerovatno spriječile preko 500 miliona slučajeva malarije između 2000. i 2015. godine.
Međutim, komarci od Gane do Malavija sada često razvijaju otpornost na pesticide u koncentracijama 10 puta većim od prethodno smrtonosne doze. Pored mjera za kontrolu komaraca Anopheles, poljoprivredne aktivnosti mogu nenamjerno izložiti komarce piretroidnim insekticidima, što dodatno pogoršava njihovu otpornost.
U nekim dijelovima Afrike, komarci vrste Anopheles razvili su otpornost na četiri klase insekticida koji se koriste za suzbijanje malarije.
Komarci Anopheles i paraziti malarije se također nalaze izvan Afrike, gdje su istraživanja otpornosti na pesticide rjeđa.
U većem dijelu Južne Amerike, primarni vektor malarije je komarac Anopheles darlingi. Ovaj komarac se toliko razlikuje od vektora malarije u Africi da bi mogao pripadati drugom rodu - Nyssorhynchus. Zajedno s kolegama iz osam zemalja, analizirao sam genome preko 1.000 komaraca Anopheles darlingi kako bih razumio njihovu genetsku raznolikost, uključujući sve promjene uzrokovane nedavnom ljudskom aktivnošću. Moje kolege su prikupile ove komarce sa 16 lokacija na ogromnoj teritoriji koja se proteže od atlantske obale Brazila do pacifičke obale Anda u Kolumbiji.
Otkrili smo da, poput svojih afričkih srodnika, *Anopheles darlingi* pokazuje izuzetno visoku genetsku raznolikost - više od 20 puta veću od ljudske - što ukazuje na vrlo veliku populaciju. Vrste s tako velikim genskim fondom dobro su prilagođene novim izazovima. Kada je populacija toliko velika, povećava se vjerovatnoća pojave odgovarajućih mutacija koje pružaju željenu prednost. Nakon što se ova mutacija počne širiti, zahvaljujući brojčanoj prednosti, čak ni slučajna smrt nekoliko komaraca neće dovesti do njenog potpunog izumiranja.
Nasuprot tome, ćelavi orao, porijeklom iz Sjedinjenih Američkih Država, nikada nije razvio otpornost na insekticid DDT i na kraju se suočio s izumiranjem. Evolucijska efikasnost miliona insekata daleko premašuje onu samo nekoliko hiljada ptica. U stvari, tokom proteklih nekoliko decenija, uočili smo znakove adaptivne evolucije u genima povezanim s otpornošću na lijekove kod komaraca Anopheles darlingi.
Piretroidi i DDT, između ostalih insekticida, djeluju na istu molekularnu metu: jonske kanale koji se mogu otvarati i zatvarati u nervnim ćelijama. Kada su ovi kanali otvoreni, nervne ćelije stimulišu druge ćelije. Insekticidi prisiljavaju ove kanale da ostanu otvoreni i nastave prenositi impulse, što dovodi do paralize i smrti insekata. Međutim, insekti mogu razviti otpornost promjenom oblika samih kanala.
Prethodne genetske studije drugih naučnika, kao i naša studija, nisu pronašle ovu vrstu otpornosti kod Anopheles darlingi. Umjesto toga, otkrili smo da se otpornost razvija na drugačiji način: putem skupa gena koji kodiraju enzime koji razgrađuju otrovne spojeve. Visoka aktivnost ovih enzima, poznatih kao P450, često je odgovorna za razvoj otpornosti na pesticide kod drugih komaraca. Od početka upotrebe pesticida sredinom 20. stoljeća, isti skup gena P450 je nezavisno mutirao najmanje sedam puta u Južnoj Americi.
U Francuskoj Gvajani, drugi set P450 gena također je pokazao sličan evolucijski obrazac, što dodatno potvrđuje blisku vezu između ovih enzima i adaptacije. Nadalje, kada su komarci smješteni u zatvorene posude i izloženi piretroidnim insekticidima, razlike u P450 genima među pojedinačnim komarcima korelirale su s njihovim vremenom preživljavanja.
U Južnoj Americi, velike kampanje suzbijanja malarije korištenjem pesticida bile su samo sporadične i možda nisu bile primarni pokretač evolucije komaraca. Umjesto toga, komarci su možda bili indirektno izloženi poljoprivrednim pesticidima. Zanimljivo je da smo najizraženije znakove evolucije uočili u regijama s razvijenom poljoprivredom.
Uprkos pojavi novih vakcina i drugih napredaka u kontroli malarije posljednjih godina, kontrola komaraca ostaje ključna za smanjenje širenja malarije.
Nekoliko zemalja testira genetski inženjering za borbu protiv malarije. Ova tehnologija uključuje genetsko modificiranje populacija komaraca kako bi se smanjio njihov broj ili smanjila njihova otpornost na parazita malarije. Iako izvanredna prilagodljivost komaraca može predstavljati izazov, izgledi su obećavajući.
Moje kolege i ja radimo na poboljšanju metoda za otkrivanje nove otpornosti na pesticide. Sekvenciranje genoma ostaje ključno za otkrivanje novih ili neočekivanih evolucijskih odgovora. Adaptivni rizik je najveći pod produženim i intenzivnim selektivnim pritiskom; stoga, minimiziranje, modificiranje i postepeno uvođenje upotrebe pesticida u fazne faze može pomoći u sprječavanju razvoja otpornosti.
Koordinirano praćenje i odgovarajući odgovori su neophodni za borbu protiv evolucije rezistencije na lijekove. Za razliku od evolucije, ljudi su sposobni predvidjeti budućnost.
Jacob A. Tennessen je primio finansiranje od Nacionalnog instituta za zdravlje putem Harvard TH Chan škole javnog zdravlja i Broad instituta.
Vrijeme objave: 21. april 2026.
