Po druhé světové válce v 50. letech 20. století byly zamoření štěnicemi téměř po celém světě vymýceny díky použití...insekticiddichlordifenyltrichlorethan, lépe známý jako DDT, chemikálie, která byla od té doby zakázána. Městští škůdci se však od té doby po celém světě znovu rozmohli a vyvinuli si rezistenci vůči řadě insekticidů používaných k jejich hubení.
Studie publikovaná v časopise Journal of Medical Entomology popisuje, jak výzkumný tým z Virginia Tech, vedený městským entomologem Warrenem Boothem, objevil genetické mutace, které mohou vést k rezistenci k insekticidům.
Objev byl výsledkem výzkumu, který Booth zorganizoval pro postgraduální studentku Camillu Blockovou, aby si zlepšila dovednosti v molekulárním výzkumu.
Booth, který se specializuje na městské škůdce, si již dlouho všiml genetické mutace v nervových buňkách německých švábů a molic, která je činí odolnými vůči pesticidům. Booth navrhl, aby Block odebral vzorek jedné štěnice z každé ze 134 různých populací štěnic, které severoamerické společnosti zabývající se hubením škůdců shromáždily v letech 2008 až 2022, aby zjistil, zda všechny mají stejnou buněčnou mutaci. Výsledky ukázaly, že dvě štěnice ze dvou různých populací měly stejnou buněčnou mutaci.
„Tohle je vlastně mých posledních 24 vzorků,“ řekl Bullock, který studuje entomologii a je členem Partnerství pro invazní druhy. „Nikdy předtím jsem se molekulárnímu výzkumu nevěnoval, takže mít všechny tyto molekulární dovednosti pro mě bylo klíčové.“
Protože zamoření štěnicemi je geneticky uniformní kvůli masovému příbuzenskému křížení, je z každého vzorku obvykle reprezentativní pouze jeden exemplář dané populace. Booth si však chtěl ověřit, zda Bullock mutaci skutečně našel, a tak otestoval všechny vzorky z obou identifikovaných populací.
„Když jsme se vrátili a prozkoumali několik jedinců z obou populací, zjistili jsme, že každý z nich nesl danou mutaci,“ řekl Booth. „Takže jejich mutace jsou fixní a jsou to stejné mutace, které jsme našli u německého švába.“
Studiem německých švábů Booth zjistil, že jejich odolnost vůči insekticidům je způsobena genetickými mutacemi v buňkách nervového systému a že tyto mechanismy jsou určeny prostředím.
„Existuje gen zvaný Rdl. Tento gen byl nalezen u mnoha dalších druhů škůdců a je spojován s rezistencí na insekticid zvaný dieldrin,“ řekl Booth, který také pracuje ve Fralinově institutu biologických věd. „Tato mutace je přítomna u všech německých švábů. Je překvapivé, že jsme nenašli populaci bez této mutace.“
Fipronil a dieldrin, dva insekticidy, u kterých se v laboratoři prokázala účinnost proti štěnicím, fungují stejným mechanismem účinku, takže mutace teoreticky učinila škůdce odolným vůči oběma, uvedl Booth. Dieldrin je zakázán od 90. let, ale fipronil se nyní používá pouze k lokální hubení blech u koček a psů, nikoli proti štěnicím.
Booth má podezření, že mnoho majitelů domácích mazlíčků, kteří používají lokální ošetření fipronilem, dovolí svým kočkám a psům spát s nimi, čímž vystaví jejich podestýlku zbytkům fipronilu. Pokud by se štěnice dostaly do takového prostředí, mohly by být neúmyslně vystaveny fipronilu a následně by se mohla v populaci štěnic selektovat mutace.
„Nevíme, zda je tato mutace nová, zda vznikla později, zda vznikla během tohoto období, nebo zda byla v populaci přítomna již před 100 lety,“ řekl Booth.
Dalším krokem bude rozšíření hledání a hledání těchto mutací v různých částech světa, zejména v Evropě, a v různých dobách mezi muzejními exempláři, jelikož štěnice existují již více než milion let.
V listopadu 2024 Boothova laboratoř poprvé úspěšně sekvenovala celý genom štěnice obecné.
Booth poznamenal, že problém s muzejní DNA spočívá v tom, že se velmi rychle rozkládá na malé fragmenty, ale nyní, když vědci mají šablony na úrovni chromozomů, mohou tyto fragmenty vzít a přeskupit je do chromozomů, čímž rekonstruují geny a genom.
Booth poznamenal, že jeho laboratoř spolupracuje s firmami zabývajícími se hubením škůdců, takže jejich práce s genetickým sekvenováním by jim mohla pomoci lépe pochopit, kde se štěnice po celém světě vyskytují a jak se jich zbavit.
Nyní, když si Bullocková zdokonalila své molekulární dovednosti, se těší na pokračování ve svém výzkumu evoluce měst.
„Miluji evoluci. Myslím, že je opravdu zajímavá,“ řekl Block. „Lidé si s těmito městskými druhy vytvářejí hlubší pouto a myslím si, že je snazší vzbudit v lidech zájem o štěnice, protože se s nimi mohou ztotožnit z první ruky.“
Čas zveřejnění: 13. května 2025