Малярийные комары оказались чемпионами по генетическому разнообразию

Исследователи подвели первые итоги проекта «Тысяча геномов Anopheles gambiae», в рамках которого планируется оценить уровень генетического разнообразия кровососущих комаров из рода Anopheles — основных переносчиков малярии. Результаты анализа геномов 765 комаров, пойманных в восьми африканских странах, показали, что они являются лидерами по генетическому многообразию, говорится в статье, опубликованной в Nature.

Малярией ежегодно заражаются 200 миллионов человек во всем мире, а в 2015 году от этой болезни умерло более 400 тысяч человек. Стратегия по борьбе с малярией включает в себя не только разработку новых лекарств, но и уничтожение основных переносчиков малярийного плазмодия — комаров из рода Anopheles. Традиционно с этой целью применяются инсектициды, а также «биологическое оружие» — недавно мы рассказывали о борьбе с комарами при помощи их естественного паразита вольбахии. Также мы рассказывали о технологии генного драйва, при помощи которых удалось создать генномодифицированных устойчивых к малярии комаров. Узнать больше об этой технологии можно из интервью с одним из ее создателей. Однако в популяциях комаров довольно часто развивается устойчивость и к инсектицидам, и к генному драйву.

С целью изучения генетического разнообразия малярийных комаров и выяснения механизмов развития устойчивости в 2014 году был основан международный консорциум «Тысяча геномов Anopheles gambiae». Возглавляют его исследователи из института Сэнгера в Великобритании, в проекте участвуют ученые из других институтов Великобритании, США, Италии, Нидерландов и нескольких африканских стран.

На первом этапе работы группы исследователи определили последовательности ДНК 765 комаров близких видов Anopheles gambiae и Anopheles coluzzii, отловленных в восьми африканских странах. В геномах было обнаружено более 50 миллионов вариабельных участков — однонуклеотидных полиморфизмов, из которых для пятой части было найдено три и более разных вариантов. Таким образом, среди всех эукариот комары оказались одними из самых генетически разнообразных организмов.

Такое высокое разнообразие в ДНК затрудняет применение технологии генного драйва, в котором используется разрезание ДНК в клетках по специфическому сайту при помощи Cas9 или других эндонуклеаз. После сравнения геномов исследователи смогли выбрать всего 800 генов (из нескольких десятков тысяч), содержащих консервативные участки, пригодные для того, чтобы нацеливать на них эндонуклеазы.

Особое внимание исследователей привлекли гены, мутации в которых вызывают устойчивость к инсектицидам. Во всех исследованных популяциях оказались широко распространены мутации в генах, продукты которых являются мишенями популярных инсектицидов, таких как ДДТ и пиретроиды. К примеру, известная мутация kdr в гене ионного канала Vgsc, на который действует ДДТ, оказалась распространена на территории разных стран с частотой от 15 до 100 процентов. Вдобавок к кdr исследователи обнаружили еще 15 вариантов в этом гене, распространенных с частотой более одного процента. Распространение одинаковых генетических вариантов на территории разных стран показало, что комары, по всей видимости, совершают дальние сезонные миграции, хотя раньше считалось, что они перемещаются на территории с радиусом не более пяти километров.

За открытие вещества артемизинина — активного компонента экстракта полыни, ставшего эффективным антималярийным препаратом, в 2015 году была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Историю открытия можно прочитать в нашем материале.

Дарья Спасская