- Dawny środek owadobójczy, stosowany do walki z malarią, paradoksalnie pomaga dziś komarom skuteczniej się rozmnażać.
- Wpływ jednej substancji chemicznej sprzed lat doprowadził do trwałej zmiany genetycznej, która ułatwia im znajdowanie partnerek.
- Odkrycie pokazuje, jak głęboko pestycydy mogą zaburzać ekosystemy i wpływać na ewolucję gatunków, z konsekwencjami dla zdrowia ludzi.
Nieoczekiwane dziedzictwo dawnej trucizny: komary o lepszym słuchu
Ponad pół wieku temu, w ramach intensywnych programów zwalczania malarii, na wewnętrzne ściany domów masowo rozpylano silny środek owadobójczy - dieldrynę. Substancja ta, zakazana dziś w większości krajów ze względu na toksyczność dla ludzi i zwierząt, wywołała u komarów widliszków (Anopheles), głównych wektorów malarii, zaskakującą mutację.
Ta genetyczna zmiana, która początkowo uodporniła je na pestycyd, dziś ma zupełnie inny, niezwykle trwały skutek uboczny: znacząco poprawiła ich słuch, ułatwiając im odnajdywanie partnerek i w konsekwencji przyczyniając się do skuteczniejszego rozprzestrzeniania się tych niebezpiecznych owadów. Skala tego zjawiska jest niepokojąca, ponieważ dieldryna, choć wycofana, nadal odciska piętno na genetyce komarów, wpływając na cały ekosystem.
Pestycyd ten jest znany z tego, że u ludzi wywołuje szereg poważnych chorób, takich jak choroba Parkinsona i nowotwór piersi, a także uszkadza układ odpornościowy i nerwowy oraz zaburza rozwój płodu. Teraz okazuje się, że jego wpływ na środowisko jest znacznie bardziej złożony i długotrwały, niż przypuszczano, a jego konsekwencje wciąż są odczuwalne w walce z chorobami tropikalnymi.
Jak dawna trucizna zmieniła komarzy słuch?
Za to niezwykłe, długotrwałe dziedzictwo dieldryny odpowiada mutacja w genie nazwanym Rdl. Naukowcy z zespołów dr Marty Andres, neurobiolożki z Hiszpańskiej Narodowej Rady Badań Naukowych (CSIC), oraz dr. Diega Ayali z Uniwersytetu w Montpellier, odkryli, że ta sama zmiana genetyczna, która dała komarom odporność na toksynę, wpłynęła również na ich wrażliwość na dźwięk.
Badacze szczegółowo przeanalizowali, jak gen Rdl jest rozpowszechniony wśród komarów zarówno w obszarach miejskich, jak i wiejskich Afryki Subsaharyjskiej.
Wzmożona wrażliwość na dźwięk pomaga w zalotach
Komary słyszą dzięki specjalnym narządom zmysłowym, zwanym narządami Johnstona, które znajdują się na ich czułkach. Te maleńkie struktury odbierają wibracje powietrza lub fale dźwiękowe. U samców narządy te pełnią kluczową rolę w lokalizowaniu samic, które wydają charakterystyczne brzęczenie o częstotliwości 300-550 Hz podczas uderzania skrzydłami w poszukiwaniu partnera.
Aby sprawdzić, jak obecność genu Rdl wpływa na słuch samców, badacze Andres i Ayala przeprowadzili eksperymenty laboratoryjne. Odtwarzali komarom dźwięki imitujące brzęczenie samic. Wyniki były jednoznaczne: samce z mutacją znacznie częściej leciały w kierunku głośnika i lądowały na nim, co potwierdziło, że posiadają wyraźnie lepszy słuch niż te bez zmienionego kodu genetycznego.
Hałas miejski sprzyja komarom z mutacją
Naukowców zainteresowało również, jak nowo odkryta zdolność wpływa na sukces godowy w środowiskach o podwyższonym poziomie hałasu. W tym celu umieścili po 25 samców i samic - zarówno tych z mutacją, jak i bez niej - w niewielkich inkubatorach. W jednym z nich panował hałas o natężeniu około 70 decybeli, w drugim zaś ciągły biały szum symulujący intensywny hałas miejski, przekraczający 90 decybeli.
Okazało się, że samce z mutacją genu Rdl radziły sobie równie dobrze w obu warunkach, osiągając skuteczność kopulacji na poziomie około 40 procent. Samce bez tej mutacji radziły sobie nieco lepiej w ciszy (42 procent), jednak w hałaśliwym środowisku ich sukces gwałtownie spadł do około 30 procent.
To odkrycie wskazuje, że gen Rdl jest genem plejotropowym, czyli takim, który wpływa na wiele różnych cech organizmu, w tym na sukces reprodukcyjny. Oznacza to, że jego obecność może mieć kluczowe konsekwencje dla selekcji płciowej.
Zgodnie z mechanizmem doboru naturalnego, osobniki z korzystnymi cechami, takimi jak odporność na pestycyd i lepszy słuch, mają większe szanse na przeżycie i przekazanie swoich genów kolejnym pokoleniom. Hipotezę tę potwierdzono również w terenie.
Badania w siedmiu lokalizacjach w Bangui, stolicy Republiki Środkowoafrykańskiej, oraz w czterech pobliskich wioskach wykazały, że częstotliwość występowania mutacji Rdl rosła wraz z poziomem hałasu środowiskowego. W głośnych obszarach miejskich samce bez mutacji rzadziej znajdowały partnerki i tym samym rzadziej przekazywały swój materiał genetyczny.
Głębokie zmiany w ekosystemie
Ta praca naukowców z Hiszpanii, Wielkiej Brytanii, Francji, Republiki Środkowoafrykańskiej i Madagaskaru rzuca światło na głębokie zmiany w genetyce insektów i poważne zaburzenia w całym ekosystemie, które mogą być długoterminowym skutkiem stosowania środków owadobójczych.
Jak podsumowują autorzy badań, "przewaga słuchowa może przyczyniać się do utrzymywania się tych alleli (czyli wersji genu) w naturze i może ułatwiać kolonizację obszarów miejskich przez komary przenoszące malarię". To oznacza, że nieświadomie stworzyliśmy komarom warunki do lepszego rozwoju w środowiskach, które sami intensywnie zmieniamy, co może mieć poważne konsekwencje dla globalnego zdrowia.
