Boj proti infekčním nemocem je závodem s evolucí. Bakterie si vytvářejí rezistenci vůči antibiotikům a viry se neustále vyvíjejí, aby se šířily rychleji. Nemoci přenášené hmyzem představují další evoluční bojiště: hmyz si sám vyvíjí rezistenci vůči jedům, které lidé používají k jeho hubení.
Zejména malárie přenášená komáry zabíjí ročně přes 600 000 lidí. Od druhé světové válkyinsekticidy– chemické zbraně určené k hubení komárů rodu Anopheles nakažených parazitem malárie – byly použity k boji proti malárii.
Komáři si však rychle vyvinou strategie, jak je zneškodnit.insekticidy neúčinné..., čímž jsou miliony lidí vystaveny zvýšenému riziku smrtelných infekcí. Moje nedávno publikovaná studie, kterou jsem provedla s kolegy, vysvětluje proč.
Jako evoluční genetik studuji přirozený výběr – základ adaptivní evoluce. Genetické variace, které jsou pro přežití nejprospěšnější, nahrazují ty nevýhodné, což vede ke změnám druhů. Evoluční schopnosti komára rodu Anopheles jsou skutečně ohromující.
V polovině 90. let 20. století byla většina komárů rodu Anopheles v Africe citlivá na pyrethroidní insekticidy, původně získané z chryzantém. Hubení komárů se spoléhalo především na dvě metody založené na pyrethroidech: insekticidy ošetřené moskytiéry na ochranu spících komárů a zbytkové insekticidní postřiky na stěny budov. Jen tyto dvě metody pravděpodobně zabránily více než 500 milionům případů malárie mezi lety 2000 a 2015.
Komáři od Ghany po Malawi si však nyní často vyvíjejí rezistenci vůči pesticidům v koncentracích desetkrát vyšších, než byla dříve smrtelná dávka. Kromě opatření k hubení komárů rodu Anopheles mohou zemědělské činnosti komáry neúmyslně vystavit pyrethroidním insekticidům, což jejich odolnost dále zhoršuje.
V některých částech Afriky si komáři rodu Anopheles vyvinuli rezistenci vůči čtyřem třídám insekticidů používaných k hubení malárie.
Komáři rodu Anopheles a paraziti malárie se vyskytují i mimo Afriku, kde je výzkum rezistence na pesticidy méně běžný.
Ve velké části Jižní Ameriky je primárním přenašečem malárie komár Anopheles darlingi. Tento komár se natolik liší od přenašečů malárie v Africe, že může patřit do jiného rodu – Nyssorhynchus. Spolu s kolegy z osmi zemí jsem analyzoval genomy více než 1 000 komárů Anopheles darlingi, abych pochopil jejich genetickou rozmanitost, včetně změn způsobených nedávnou lidskou činností. Moji kolegové tyto komáry shromáždili ze 16 lokalit na rozsáhlém území táhnoucím se od atlantického pobřeží Brazílie až po tichomořské pobřeží And v Kolumbii.
Zjistili jsme, že stejně jako jeho afričtí příbuzní vykazuje *Anopheles darlingi* extrémně vysokou genetickou rozmanitost – více než 20krát vyšší než lidská – což naznačuje velmi velkou populaci. Druhy s tak velkým genofondem jsou dobře přizpůsobeny novým výzvám. Když je populace tak velká, zvyšuje se pravděpodobnost vzniku vhodných mutací, které poskytují požadovanou výhodu. Jakmile se tato mutace začne šířit, díky početní převaze ani náhodná smrt několika komárů nepovede k jejímu úplnému vyhynutí.
Naproti tomu orel bělohlavý, původem ze Spojených států, si nikdy nevyvinul rezistenci vůči insekticidu DDT a nakonec čelil vyhynutí. Evoluční efektivita milionů hmyzu daleko převyšuje efektivitu pouhých několika tisíc ptáků. Ve skutečnosti jsme v posledních několika desetiletích pozorovali známky adaptivní evoluce v genech spojených s rezistencí na léky u komárů druhu Anopheles darlingi.
Pyrethroidy a DDT, mimo jiné insekticidy, působí na stejný molekulární cíl: iontové kanály, které se mohou v nervových buňkách otevírat a zavírat. Když jsou tyto kanály otevřené, nervové buňky stimulují další buňky. Insekticidy nutí tyto kanály zůstat otevřené a pokračovat v přenosu impulsů, což vede k paralýze a smrti hmyzu. Hmyz si však může vyvinout rezistenci změnou tvaru samotných kanálů.
Předchozí genetické studie jiných vědců, stejně jako naše studie, tento typ rezistence u komára druhu Anopheles darlingi nenalezly. Místo toho jsme zjistili, že rezistence se vyvíjí jiným způsobem: prostřednictvím sady genů kódujících enzymy, které štěpí toxické sloučeniny. Vysoká aktivita těchto enzymů, známých jako P450, je často zodpovědná za rozvoj rezistence vůči pesticidům u jiných komárů. Od zavedení používání pesticidů v polovině 20. století se stejná sada genů P450 v Jižní Americe nezávisle mutovala nejméně sedmkrát.
Ve Francouzské Guyaně vykazovala další sada genů P450 podobný evoluční vzorec, což dále potvrzuje úzkou souvislost mezi těmito enzymy a adaptací. Navíc, když byli komáři umístěni do uzavřených nádob a vystaveni pyrethroidním insekticidům, rozdíly v genech P450 mezi jednotlivými komáry korelovaly s dobou jejich přežití.
V Jižní Americe byly rozsáhlé kampaně na kontrolu malárie s použitím pesticidů pouze sporadické a nemusely být hlavním motorem evoluce komárů. Komáři mohli být místo toho nepřímo vystaveni zemědělským pesticidům. Je zajímavé, že nejvýraznější známky evoluce jsme pozorovali v regionech s rozvinutým zemědělstvím.
Navzdory nástupu nových vakcín a dalšímu pokroku v kontrole malárie v posledních letech zůstává kontrola komárů klíčem k omezení šíření malárie.
Několik zemí testuje genetické inženýrství k boji proti malárii. Tato technologie zahrnuje genetickou modifikaci populací komárů za účelem snížení jejich počtu nebo snížení jejich odolnosti vůči parazitovi malárie. I když pozoruhodná přizpůsobivost komárů může představovat výzvu, vyhlídky jsou slibné.
S kolegy pracujeme na zlepšení metod pro detekci nově vznikající rezistence vůči pesticidům. Sekvenování genomu zůstává klíčové pro detekci nových nebo neočekávaných evolučních reakcí. Adaptivní riziko je nejvyšší za dlouhodobého a intenzivního selekčního tlaku, proto minimalizace, modifikace a fázování používání pesticidů může pomoci zabránit rozvoji rezistence.
Koordinované monitorování a vhodné reakce jsou nezbytné pro boj s vyvíjející se rezistencí na léky. Na rozdíl od evoluce jsou lidé schopni předvídat budoucnost.
Jacob A. Tennessen získal finanční prostředky od Národních institutů zdraví prostřednictvím Harvardské školy veřejného zdraví T. H. Chana a Broad Institute.
Čas zveřejnění: 21. dubna 2026
