После Второй мировой войны в 1950-х годах заражение клопами было практически полностью ликвидировано во всем мире благодаря использованиюинсектицидДихлордифенилтрихлорэтан, более известный как ДДТ, — химическое вещество, которое впоследствии было запрещено. Однако с тех пор городские вредители вновь появились по всему миру и выработали устойчивость к целому ряду инсектицидов, используемых для борьбы с ними.
В исследовании, опубликованном в журнале Journal of Medical Entomology, подробно описывается, как исследовательская группа из Вирджинского политехнического университета под руководством городского энтомолога Уоррена Бута обнаружила генетические мутации, которые могут привести к устойчивости к инсектицидам.
Открытие стало результатом исследования, которое Бут организовал для аспирантки Камиллы Блок с целью усовершенствования ее навыков в области молекулярных исследований.
Бут, специализирующийся на городских вредителях, давно заметил генетическую мутацию в нервных клетках рыжих тараканов и белокрылок, которая делала их устойчивыми к пестицидам. Бут предложил Блоку взять образцы одного постельного клопа из каждой из 134 различных популяций, собранных североамериканскими компаниями по борьбе с вредителями в период с 2008 по 2022 год, чтобы проверить, все ли они имеют одинаковую клеточную мутацию. Результаты показали, что у двух постельных клопов из двух разных популяций была одинаковая клеточная мутация.
«На самом деле, это мои последние 24 образца», — сказал Буллок, изучающий энтомологию и являющийся членом Партнёрства по инвазивным видам. «Я никогда раньше не занимался молекулярными исследованиями, поэтому все эти навыки в этой области были для меня критически важны».
Поскольку заражение клопами генетически однородно из-за массового инбридинга, обычно репрезентативной для популяции является только одна особь из каждой выборки. Но Бут хотел убедиться, что Буллок действительно обнаружил мутацию, поэтому они протестировали все образцы из обеих выявленных популяций.
«Когда мы вернулись и обследовали несколько особей из обеих популяций, мы обнаружили, что каждая из них была носителем мутации», — сказал Бут. «То есть их мутации фиксированы, и это те же мутации, что мы обнаружили у рыжего таракана».
Изучая рыжих тараканов, Бут узнал, что их устойчивость к инсектицидам обусловлена генетическими мутациями в клетках нервной системы и что эти механизмы обусловлены факторами окружающей среды.
«Существует ген Rdl. Этот ген обнаружен у многих других видов вредителей и связан с устойчивостью к инсектициду дильдрину», — сказал Бут, который также работает в Институте биологических наук Фралина. «Эта мутация присутствует у всех рыжих тараканов. Удивительно, что мы не нашли популяции без этой мутации».
Фипронил и дильдрин, два инсектицида, эффективность которых против постельных клопов была доказана в лабораторных условиях, действуют по одному и тому же механизму, поэтому мутация теоретически сделала вредителя устойчивым к обоим, сказал Бут. Дильдрин запрещён с 1990-х годов, но фипронил теперь используется только для местного применения против блох у кошек и собак, а не для уничтожения постельных клопов.
Бут подозревает, что многие владельцы домашних животных, использующие местное лечение фипронилом, позволяют своим кошкам и собакам спать с ними, подвергая их подстилку воздействию остатков фипронила. Если бы постельные клопы попали в такую среду, они могли бы непреднамеренно подвергнуться воздействию фипронила, и мутация могла бы быть отобрана в популяции постельных клопов.
«Мы не знаем, является ли эта мутация новой, возникла ли она позже, возникла ли она в этот период времени или уже присутствовала в популяции 100 лет назад», — сказал Бут.
Следующим шагом станет расширение поиска и выявление этих мутаций в разных частях света, особенно в Европе, и в разное время среди музейных образцов, поскольку постельные клопы существуют уже более миллиона лет.
В ноябре 2024 года лаборатория Бута впервые успешно секвенировала весь геном обыкновенного 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, реконструируя 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 молекулярные навыки, она с нетерпением ждет продолжения своих исследований в области эволюции городов.
«Я обожаю эволюцию. Мне кажется, это действительно интересно», — сказал Блок. «Люди всё глубже проникаются связью с этими городскими видами, и мне кажется, что заинтересовать людей постельными клопами проще, потому что они могут столкнуться с этим лично».
Время публикации: 13 мая 2025 г.