Борьба с инфекционными заболеваниями — это гонка с эволюцией. Бактерии развивают устойчивость к антибиотикам, а вирусы постоянно эволюционируют, чтобы распространяться быстрее. Заболевания, передаваемые насекомыми, представляют собой еще одно поле битвы в эволюции: сами насекомые развивают устойчивость к ядам, которые люди используют для их уничтожения.
В частности, малярия, передаваемая комарами, ежегодно уносит жизни более 600 000 человек. Со времен Второй мировой войны...инсектицидыДля борьбы с малярией использовалось химическое оружие, предназначенное для уничтожения комаров рода Anopheles, зараженных малярийным паразитом.
Однако комары быстро разрабатывают стратегии, чтобы использовать эти средства против комаров.инсектициды неэффективныЭто подвергает миллионы людей повышенному риску смертельных инфекций. Мое недавно опубликованное исследование, проведенное совместно с коллегами, объясняет, почему это происходит.
Как эволюционный генетик, я изучаю естественный отбор — основу адаптивной эволюции. Генетические вариации, наиболее выгодные для выживания, заменяют те, которые невыгодны, что приводит к изменениям в видах. Эволюционные возможности комара рода Anopheles поистине поразительны.
В середине 1990-х годов большинство комаров рода Anopheles в Африке были восприимчивы к пиретроидным инсектицидам, первоначально получаемым из хризантем. Борьба с комарами основывалась главным образом на двух методах с использованием пиретроидов: обработанные инсектицидами москитные сетки для защиты спящих комаров и остаточные инсектицидные спреи на стенах зданий. Только эти два метода, вероятно, предотвратили более 500 миллионов случаев малярии в период с 2000 по 2015 год.
Однако комары от Ганы до Малави в настоящее время часто вырабатывают устойчивость к пестицидам в концентрациях, в 10 раз превышающих ранее смертельную дозу. Помимо мер по борьбе с комарами рода Anopheles, сельскохозяйственная деятельность может непреднамеренно подвергать комаров воздействию пиретроидных инсектицидов, что еще больше усугубляет развитие их устойчивости.
В некоторых регионах Африки у комаров рода Anopheles выработалась устойчивость к четырем классам инсектицидов, используемых для борьбы с малярией.
Комары рода Anopheles и малярийные паразиты встречаются и за пределами Африки, где исследования устойчивости к пестицидам проводятся реже.
В большей части Южной Америки основным переносчиком малярии является комар Anopheles darlingi. Этот комар настолько отличается от переносчиков малярии в Африке, что, возможно, принадлежит к другому роду — Nyssorhynchus. Вместе с коллегами из восьми стран я проанализировал геномы более 1000 комаров Anopheles darlingi, чтобы понять их генетическое разнообразие, включая любые изменения, вызванные недавней деятельностью человека. Мои коллеги собрали этих комаров в 16 местах на обширной территории, простирающейся от атлантического побережья Бразилии до тихоокеанского побережья Анд в Колумбии.
Мы обнаружили, что, подобно своим африканским родственникам, *Anopheles darlingi* демонстрирует чрезвычайно высокое генетическое разнообразие — более чем в 20 раз превышающее человеческое — что указывает на очень большую популяцию. Виды с таким большим генофондом хорошо приспособлены к адаптации к новым вызовам. Когда популяция настолько велика, вероятность появления соответствующих мутаций, обеспечивающих желаемое преимущество, возрастает. Как только эта мутация начинает распространяться, благодаря численному преимуществу, даже случайная гибель нескольких комаров не приведет к ее полному вымиранию.
В отличие от них, белоголовый орлан, обитающий в Соединенных Штатах, так и не выработал устойчивость к инсектициду ДДТ и в конечном итоге оказался на грани вымирания. Эволюционная эффективность миллионов насекомых намного превосходит эффективность всего нескольких тысяч птиц. Фактически, за последние несколько десятилетий мы наблюдали признаки адаптивной эволюции в генах, связанных с устойчивостью к лекарственным препаратам у комаров рода Anopheles darlingi.
Пиретроиды и ДДТ, среди прочих инсектицидов, воздействуют на одну и ту же молекулярную мишень: ионные каналы, которые могут открываться и закрываться в нервных клетках. Когда эти каналы открыты, нервные клетки стимулируют другие клетки. Инсектициды заставляют эти каналы оставаться открытыми и продолжать передавать импульсы, что приводит к парализу и гибели насекомых. Однако насекомые могут выработать устойчивость, изменив форму самих каналов.
Предыдущие генетические исследования других ученых, а также наше исследование, не выявили подобного типа резистентности у Anopheles darlingi. Вместо этого мы обнаружили, что резистентность развивается иным способом: через набор генов, кодирующих ферменты, расщепляющие токсичные соединения. Высокая активность этих ферментов, известных как P450, часто является причиной развития резистентности к пестицидам у других комаров. С момента начала использования пестицидов в середине XX века один и тот же набор генов P450 независимо мутировал по меньшей мере семь раз в Южной Америке.
Во Французской Гвиане другой набор генов P450 также продемонстрировал аналогичную эволюционную картину, что еще раз подтверждает тесную связь между этими ферментами и адаптацией. Кроме того, когда комаров помещали в герметичные контейнеры и подвергали воздействию пиретроидных инсектицидов, различия в генах P450 у отдельных комаров коррелировали с продолжительностью их выживания.
В Южной Америке масштабные кампании по борьбе с малярией с использованием пестицидов носили лишь спорадический характер и, возможно, не являлись основной причиной эволюции комаров. Вместо этого комары могли косвенно подвергаться воздействию сельскохозяйственных пестицидов. Интересно, что наиболее выраженные признаки эволюции мы наблюдали в регионах с развитым сельским хозяйством.
Несмотря на появление новых вакцин и другие достижения в борьбе с малярией в последние годы, борьба с комарами остается ключевым фактором в снижении распространения малярии.
В нескольких странах проводятся испытания методов генной инженерии для борьбы с малярией. Эта технология предполагает генетическую модификацию популяций комаров с целью сокращения их численности или снижения устойчивости к малярийному паразиту. Хотя удивительная адаптивность комаров может представлять собой проблему, перспективы многообещающие.
Мы с коллегами работаем над улучшением методов выявления возникающей устойчивости к пестицидам. Секвенирование генома остается решающим фактором для обнаружения новых или неожиданных эволюционных реакций. Адаптивный риск наиболее высок при длительном и интенсивном селективном давлении; поэтому минимизация, модификация и поэтапное использование пестицидов могут помочь предотвратить развитие устойчивости.
Скоординированный мониторинг и адекватные ответные меры имеют решающее значение для борьбы с развивающейся лекарственной устойчивостью. В отличие от эволюции, люди способны предсказывать будущее.
Джейкоб А. Теннессен получил финансирование от Национальных институтов здравоохранения через Гарвардскую школу общественного здравоохранения им. Т.Х. Чана и Институт Броуда.
Дата публикации: 21 апреля 2026 г.
