После Второй мировой войны, в 1950-х годах, благодаря использованию противоклопов, нашествие этих насекомых было практически искоренено во всем мире.инсектицидДихлордифенилтрихлорэтан, более известный как ДДТ, — химическое вещество, которое впоследствии было запрещено. Однако с тех пор городские вредители вновь распространились по всему миру и выработали устойчивость к ряду инсектицидов, используемых для борьбы с ними.
В исследовании, опубликованном в журнале «Journal of Medical Entomology», подробно описывается, как исследовательская группа из Виргинского политехнического университета под руководством городского энтомолога Уоррена Бута обнаружила генетические мутации, которые могут привести к устойчивости к инсектицидам.
Это открытие стало результатом исследования, организованного Бутом для аспирантки Камиллы Блок с целью повышения её навыков в области молекулярных исследований.
Бут, специалист по городским вредителям, давно заметил генетическую мутацию в нервных клетках немецких тараканов и белокрылок, которая делала их устойчивыми к пестицидам. Бут предложил Блоку взять образец одного постельного клопа из каждой из 134 различных популяций постельных клопов, собранных североамериканскими компаниями по борьбе с вредителями в период с 2008 по 2022 год, чтобы проверить, есть ли у них всех одна и та же клеточная мутация. Результаты показали, что у двух постельных клопов из двух разных популяций была одинаковая клеточная мутация.
«Это фактически мои последние 24 образца», — сказала Буллок, изучающая энтомологию и являющаяся членом Партнерства по борьбе с инвазивными видами. «Я никогда раньше не занималась молекулярными исследованиями, поэтому наличие всех этих молекулярных навыков было для меня крайне важно».
Поскольку заражение клопами генетически однородно из-за массового инбридинга, обычно только один экземпляр из каждой выборки является репрезентативным для популяции. Но Бут хотел подтвердить, что Буллок действительно обнаружил мутацию, поэтому они протестировали все образцы из обеих выявленных популяций.
«Когда мы провели повторное обследование нескольких особей из обеих популяций, мы обнаружили, что каждая из них являлась носителем мутации», — сказал Бут. «Таким образом, их мутации закрепились, и это те же самые мутации, которые мы обнаружили у немецкого таракана».
Изучая немецких тараканов, Бут выяснил, что их устойчивость к инсектицидам обусловлена генетическими мутациями в клетках нервной системы и что эти механизмы определяются условиями окружающей среды.
«Существует ген, называемый геном Rdl. Этот ген был обнаружен у многих других видов вредителей и связан с устойчивостью к инсектициду дильдрину», — сказал Бут, который также работает в Институте биологических наук им. Фралина. «Эта мутация присутствует у всех немецких тараканов. Удивительно, что мы не обнаружили популяции без этой мутации».
Фипронил и дильдрин, два инсектицида, эффективность которых против клопов была доказана в лабораторных условиях, действуют по одному и тому же механизму, поэтому теоретически мутация сделала вредителя устойчивым к обоим препаратам, сказал Бут. Дильдрин запрещен с 1990-х годов, но фипронил сейчас используется только для наружного применения при борьбе с блохами у кошек и собак, а не против клопов.
Бут подозревает, что многие владельцы домашних животных, использующие фипронил для наружного применения, позволяют своим кошкам и собакам спать с ними, подвергая подстилку воздействию остатков фипронила. Если бы клопы попали в такую среду, они могли бы непреднамеренно подвергнуться воздействию фипронила, и тогда мутация могла бы быть отобрана в популяции клопов.
«Мы не знаем, является ли эта мутация новой, возникла ли она позже, в течение этого периода времени или уже присутствовала в популяции 100 лет назад», — сказал Бут.
Следующим шагом станет расширение поиска и изучение этих мутаций в разных частях мира, особенно в Европе, а также в разные периоды времени среди музейных образцов, поскольку постельные клопы существуют уже более миллиона лет.
В ноябре 2024 года лаборатория Бута впервые успешно секвенировала весь геном обычного постельного клопа.
Бут отметил, что проблема с музейной ДНК заключается в том, что она очень быстро распадается на мелкие фрагменты, но теперь, когда у исследователей есть шаблоны на уровне хромосом, они могут брать эти фрагменты и перестраивать их в хромосомы, восстанавливая гены и геном.
Бут отметил, что его лаборатория сотрудничает с компаниями по борьбе с вредителями, поэтому их работа по генетическому секвенированию может помочь им лучше понять, где в мире встречаются постельные клопы и как от них избавиться.
Теперь, когда Буллок отточила свои навыки в области молекулярной биологии, она с нетерпением ждёт продолжения своих исследований в области эволюции городов.
«Мне нравится теория эволюции. Я считаю её очень интересной», — сказала Блок. «Люди всё больше сопереживают этим городским видам, и я думаю, что заинтересовать людей постельными клопами проще, потому что они могут столкнуться с этим на собственном опыте».
Дата публикации: 13 мая 2025 г.