После Второй мировой войны клопы опустошили мир, но в 1950-х годах их удалось почти полностью искоренить с помощью инсектицида дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ). Позже это химическое вещество было запрещено. С тех пор этот городской вредитель вновь распространился по всему миру и выработал устойчивость ко многим инсектицидам, используемым для борьбы с ним.
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 генную мутацию, которая может привести к устойчивости к пестицидам.
Эти результаты стали следствием исследования, разработанного Бутом для аспирантки Камиллы Блок с целью развития ее навыков в области молекулярных исследований.
«Это была чисто рыболовная экспедиция», — сказал Бут, доцент кафедры городской энтомологии в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни им. Джозефа Р. и Мэри У. Уилсон.
Бут, специалист по борьбе с городскими вредителями, уже знал о генной мутации в нервных клетках немецких тараканов и белокрылок, которая обусловливала устойчивость к пестицидам. Бут предложил Брук проанализировать по одному образцу постельных клопов из каждой из 134 различных популяций, собранных североамериканской компанией по борьбе с вредителями в период с 2008 по 2022 год, чтобы определить, несут ли они одну и ту же клеточную мутацию. Результаты показали, что две постельные клопа из двух разных популяций являлись носителями мутации.
«Это (открытие) было сделано на основе моих последних 24 образцов», — сказал Блок, изучающий энтомологию и являющийся членом Коллаборации по борьбе с инвазивными видами. «Я никогда раньше не занимался молекулярной биологией, поэтому освоение этих навыков для меня крайне важно».
Поскольку популяции клопов генетически очень однородны, в основном из-за инбридинга, обычно достаточно одного образца из каждой популяции, чтобы представить всю группу. Однако, чтобы убедиться, что Брок действительно обнаружил мутацию, Бут протестировал все образцы из двух выявленных популяций.
«Когда мы повторно протестировали нескольких особей в обеих популяциях, мы обнаружили, что все они являются носителями этой мутации», — сказал Бут. «Таким образом, они стали носителями этих мутаций, и эти мутации — те же самые, которые мы обнаружили у немецких тараканов».
В ходе своих исследований немецких тараканов Бут узнал, что их устойчивость к пестицидам обусловлена генными мутациями в клетках их нервной системы, и что эти механизмы зависят от окружающей среды.
«Существует ген, называемый геном Rdl. Он был обнаружен у многих других видов вредителей и связан с устойчивостью к инсектициду диэлдрину», — сказал Бут, исследователь из Института биологических наук им. Фралина. «Эта мутация присутствует у всех немецких тараканов. Удивительно, но мы не обнаружили ни одной популяции, которая не несла бы эту мутацию».
По словам Бута, фипронил и дильдрин — оба инсектицида, доказавшие свою эффективность против клопов в лабораторных исследованиях, — имеют одинаковый механизм действия, поэтому теоретически эта мутация может привести к развитию устойчивости к обоим препаратам. Дильдрин запрещен с 1990-х годов, но фипронил до сих пор используется для местного лечения блох у собак и кошек, а не для борьбы с клопами.
Бут подозревает, что многие владельцы домашних животных, использующие капли фипронила для лечения своих питомцев, позволяют своим кошкам и собакам спать с ними, подвергая подстилку воздействию остатков фипронила. Если клопы попадают в такую среду, они могут непреднамеренно вступить в контакт с фипронилом и стать предрасположенными к распространению этого варианта в популяции.
«Мы не знаем, является ли эта мутация новой, появилась ли она позже, в тот период, или же она уже присутствовала в популяции 100 лет назад», — сказал Бут.
Следующим шагом станет расширение поиска для выявления этих мутаций по всему миру, особенно в Европе, а также в музейных экспонатах разных периодов, поскольку постельные клопы существуют уже более миллиона лет.
В ноябре 2024 года лаборатория Booth Labs стала первой лабораторией, успешно секвенировавшей весь геном обыкновенного постельного клопа.
«Это первый случай секвенирования генома этого насекомого», — сказал Бут. «Теперь, когда у нас есть последовательность генома, мы можем изучать эти музейные образцы».
Бут отмечает, что проблема с музейной ДНК заключается в том, что она очень быстро распадается на мелкие фрагменты, но теперь у исследователей есть шаблоны на уровне хромосом, которые позволяют им извлекать эти фрагменты и сопоставлять их с этими хромосомами для реконструкции генов и геномов.
Бут отмечает, что его лаборатория сотрудничает с компаниями по борьбе с вредителями, поэтому их работа по секвенированию генов может помочь им лучше понять глобальное распространение постельных клопов и способы их искоренения.
Теперь, когда Брок отточила свои навыки в области молекулярной биологии, она с энтузиазмом продолжит свои исследования в области эволюции городов.
«Я люблю теорию эволюции. Она мне очень интересна», — сказала Блок. «Люди чувствуют сильную связь с этими городскими видами, и я думаю, что заинтересовать людей постельными клопами проще, потому что они, вероятно, сталкивались с ними лично».
Линдси Майерс — научный сотрудник постдокторантуры на кафедре энтомологии и еще один член исследовательской группы Бута в Виргинском политехническом институте.
Вирджинский политехнический университет, будучи глобальным государственным университетом, демонстрирует свое влияние, содействуя устойчивому развитию в наших сообществах, в штате Вирджиния и во всем мире.
Дата публикации: 12 декабря 2025 г.