Մալարիա տարածող մոծակները զարգանում են ավելի արագ, քան միջատասպանները կարող են ոչնչացնել դրանք։

Վարակիչ հիվանդությունների դեմ պայքարը մրցավազք է էվոլյուցիայի դեմ։ Բակտերիաները դիմադրողականություն են զարգացնում հակաբիոտիկների նկատմամբ, իսկ վիրուսները անընդհատ զարգանում են՝ ավելի արագ տարածվելու համար։ Միջատների միջոցով փոխանցվող հիվանդությունները ներկայացնում են մեկ այլ էվոլյուցիոն մարտադաշտ. միջատներն իրենք են դիմադրողականություն զարգացնում մարդկանց կողմից իրենց սպանելու համար օգտագործվող թույների նկատմամբ։
Մասնավորապես, մոծակների միջոցով տարածվող մալարիան տարեկան սպանում է ավելի քան 600,000 մարդու։ Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից ի վեր,միջատասպաններ—մալարիայի դեմ պայքարելու համար օգտագործվել են քիմիական զենքեր, որոնք նախատեսված են մալարիայի մակաբույծով վարակված Անոֆելես մոծակներին սպանելու համար։
Այնուամենայնիվ, մոծակները արագորեն մշակում են դրանք իրականացնելու ռազմավարություններմիջատասպանները անարդյունավետ են, միլիոնավոր մարդկանց ենթարկելով մահացու վարակների բարձր ռիսկի։ Իմ վերջերս հրապարակված ուսումնասիրությունը, որը անցկացվել է գործընկերների հետ, բացատրում է, թե ինչու։

Որպես էվոլյուցիոն գենետիկոս, ես ուսումնասիրում եմ բնական ընտրությունը՝ ադապտիվ էվոլյուցիայի հիմքը: Գենետիկական տատանումները, որոնք առավել օգտակար են գոյատևման համար, փոխարինում են անբարենպաստներին, ինչը հանգեցնում է տեսակների փոփոխությունների: Անոֆելես մոծակի էվոլյուցիոն կարողությունները իսկապես զարմանալի են:
1990-ականների կեսերին Աֆրիկայում Անոֆելես մոծակների մեծ մասը զգայուն էր պիրետրոիդ միջատասպանների նկատմամբ, որոնք սկզբնապես ստացվել էին քրիզանթեմներից: Մոծակների դեմ պայքարը հիմնականում հիմնված էր պիրետրոիդների վրա հիմնված երկու մեթոդների վրա՝ միջատասպաններով մշակված մոծակային ցանցեր՝ քնած մոծակներին պաշտպանելու համար, և շենքերի պատերին մնացորդային միջատասպան սփրեյներ: Միայն այս երկու մեթոդները, հավանաբար, կանխել են մալարիայի ավելի քան 500 միլիոն դեպք 2000-2015 թվականների միջև ընկած ժամանակահատվածում:
Այնուամենայնիվ, Գանայից մինչև Մալավի մոծակները այժմ հաճախակի դիմադրողականություն են զարգացնում թունաքիմիկատների նկատմամբ՝ նախկինում մահացու դեղաչափից 10 անգամ ավելի բարձր կոնցենտրացիաներով: Անոֆելես մոծակների դեմ պայքարի միջոցառումներից բացի, գյուղատնտեսական գործունեությունը կարող է պատահաբար մոծակներին ենթարկել պիրետրոիդ միջատասպանների ազդեցությանը՝ էլ ավելի սրելով նրանց դիմադրողականությունը:
Աֆրիկայի որոշ մասերում Անոֆելես մոծակները դիմադրողականություն են զարգացրել մալարիայի դեմ պայքարի համար օգտագործվող միջատասպանների չորս դասերի նկատմամբ։
Անոֆելես մոծակները և մալարիայի մակաբույծները հանդիպում են նաև Աֆրիկայից դուրս, որտեղ թունաքիմիկատների նկատմամբ կայունության հետազոտությունները պակաս տարածված են։
Հարավային Ամերիկայի մեծ մասում մալարիայի հիմնական տարածողը Anopheles darlingi մոծակն է: Այս մոծակն այնքան տարբերվում է Աֆրիկայի մալարիայի տարածողներից, որ կարող է պատկանել այլ ցեղի՝ Nyssorhynchus-ի: Ութ երկրներից եկած գործընկերներիս հետ միասին ես վերլուծել եմ Anopheles darlingi-ի ավելի քան 1000 մոծակների գենոմները՝ հասկանալու համար դրանց գենետիկական բազմազանությունը, ներառյալ վերջին ժամանակների մարդկային գործունեության հետևանքով առաջացած ցանկացած փոփոխություն: Իմ գործընկերները հավաքել են այս մոծակներին 16 վայրերից՝ Բրազիլիայի Ատլանտյան ափից մինչև Կոլումբիայի Անդերի Խաղաղ օվկիանոսի ափը ձգվող հսկայական տարածքի վրա:
Մենք պարզեցինք, որ իր աֆրիկյան ազգականների նման, *Anopheles darlingi*-ն ցուցաբերում է չափազանց բարձր գենետիկական բազմազանություն՝ մարդկանցից ավելի քան 20 անգամ ավելի, ինչը վկայում է շատ մեծ պոպուլյացիայի մասին: Այդքան մեծ գեների ֆոնդ ունեցող տեսակները լավ են հարմարվում նոր մարտահրավերներին: Երբ պոպուլյացիան այդքան մեծ է, ցանկալի առավելություն ապահովող համապատասխան մուտացիաների առաջացման հավանականությունը մեծանում է: Երբ այս մուտացիան սկսում է տարածվել, թվային առավելության շնորհիվ, նույնիսկ մի քանի մոծակների պատահական մահը չի հանգեցնի դրա լիակատար ոչնչացմանը:
Ի տարբերություն դրա, սպիտակագլուխ արծիվը, որը բնիկ է Միացյալ Նահանգներում, երբեք դիմադրություն չի զարգացրել DDT միջատասպանի նկատմամբ և, ի վերջո, կանգնած է եղել ոչնչացման եզրին: Միլիոնավոր միջատների էվոլյուցիոն արդյունավետությունը զգալիորեն գերազանցում է ընդամենը մի քանի հազար թռչունների արդյունավետությունը: Փաստորեն, վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում մենք Anopheles darlingi մոծակների մոտ նկատել ենք ադապտիվ էվոլյուցիայի նշաններ դեղերի նկատմամբ դիմադրության հետ կապված գեներում:
Պիրետրոիդները և ԴԴՏ-ն, ինչպես նաև այլ միջատասպանները, ազդում են նույն մոլեկուլային թիրախի վրա՝ իոնային անցուղիների, որոնք կարող են բացվել և փակվել նյարդային բջիջներում: Երբ այդ անցուղիները բաց են, նյարդային բջիջները խթանում են մյուս բջիջները: Միջատասպանները ստիպում են այդ անցուղիները բաց մնալ և շարունակել ազդակներ փոխանցել, ինչը հանգեցնում է միջատների կաթվածահարության և մահվան: Այնուամենայնիվ, միջատները կարող են դիմադրություն զարգացնել՝ փոխելով անցուղիների ձևը:
Այլ գիտնականների կողմից նախորդ գենետիկական ուսումնասիրությունները, ինչպես նաև մեր ուսումնասիրությունը, այս տեսակի դիմադրողականություն չեն հայտնաբերել Anopheles darlingi-ի մոտ: Փոխարենը, մենք պարզեցինք, որ դիմադրողականությունը զարգանում է այլ կերպ՝ թունավոր միացությունները քայքայող ֆերմենտներ կոդավորող գեների մի ամբողջության միջոցով: Այս ֆերմենտների բարձր ակտիվությունը, որը հայտնի է որպես P450, հաճախ պատասխանատու է այլ մոծակների մոտ թունաքիմիկատների դիմադրողականության զարգացման համար: 20-րդ դարի կեսերին թունաքիմիկատների օգտագործման ի հայտ գալուց ի վեր, նույն P450 գեների ամբողջությունը Հարավային Ամերիկայում անկախ կերպով մուտացվել է առնվազն յոթ անգամ:
Ֆրանսիական Գվիանայում P450 գեների մեկ այլ հավաքածու նույնպես ցույց տվեց նմանատիպ էվոլյուցիոն օրինաչափություն, ինչը ևս մեկ անգամ հաստատեց այս ֆերմենտների և հարմարվողականության միջև սերտ կապը: Ավելին, երբ մոծակները տեղադրվեցին փակ տարաների մեջ և ենթարկվեցին պիրետրոիդ միջատասպանների ազդեցությանը, առանձին մոծակների մոտ P450 գեների տարբերությունները համընկնում էին նրանց գոյատևման ժամանակի հետ:
Հարավային Ամերիկայում մալարիայի դեմ պայքարի լայնածավալ արշավները, որոնք օգտագործում էին թունաքիմիկատներ, միայն պարբերաբար էին իրականացվում և, հնարավոր է, որ չէին հանդիսանում մոծակների էվոլյուցիայի հիմնական շարժիչ ուժը։ Փոխարենը, մոծակները, հնարավոր է, անուղղակիորեն ենթարկվել են գյուղատնտեսական թունաքիմիկատների ազդեցությանը։ Հետաքրքիր է, որ մենք էվոլյուցիայի ամենաակնառու նշանները դիտարկել ենք զարգացած գյուղատնտեսություն ունեցող շրջաններում։
Վերջին տարիներին մալարիայի դեմ պայքարի նոր պատվաստանյութերի և այլ առաջընթացների ի հայտ գալուն չնայած, մոծակների դեմ պայքարը շարունակում է մնալ մալարիայի տարածումը նվազեցնելու գլխավոր գործոնը։
Մի քանի երկրներում փորձարկվում է գենետիկական ինժեներիան՝ մալարիայի դեմ պայքարելու համար: Այս տեխնոլոգիան ներառում է մոծակների պոպուլյացիաների գենետիկորեն մոդիֆիկացումը՝ դրանց քանակը կամ մալարիայի մակաբույծի նկատմամբ դիմադրողականությունը նվազեցնելու համար: Թեև մոծակների ուշագրավ հարմարվողականությունը կարող է մարտահրավեր լինել, հեռանկարները խոստումնալից են:
Իմ գործընկերների հետ աշխատում ենք թունաքիմիկատների նկատմամբ ի հայտ եկող դիմադրության հայտնաբերման մեթոդների կատարելագործման ուղղությամբ: Գենոմի հաջորդականացումը շարունակում է կարևոր լինել նոր կամ անսպասելի էվոլյուցիոն արձագանքները հայտնաբերելու համար: Ադապտացիոն ռիսկն ամենաբարձրն է երկարատև և ինտենսիվ ընտրողական ճնշման տակ. հետևաբար, թունաքիմիկատների օգտագործման նվազագույնի հասցնելը, փոփոխելը և փուլային կարգավորումը կարող է օգնել կանխել դիմադրության զարգացումը:
Համակարգված մոնիթորինգը և համապատասխան արձագանքները կարևոր են դեղերի նկատմամբ կայունության զարգացման դեմ պայքարելու համար: Ի տարբերություն էվոլյուցիայի, մարդիկ ունակ են կանխատեսել ապագան:
Ջեյքոբ Ա. Թենեսենը ֆինանսավորում է ստացել Առողջապահության ազգային ինստիտուտներից՝ Հարվարդի Թ.Հ. Չանի հանրային առողջապահության դպրոցի և Բրոդ ինստիտուտի միջոցով: