მკვლევარებმა პირველად აღმოაჩინეს, რომ საწოლის ბაღლინჯოებში გენის მუტაციამ შეიძლება გამოიწვიოს პესტიციდების მიმართ რეზისტენტობა | Virginia Tech News

მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ, ბაღლინჯოები მთელ მსოფლიოში გავრცელდნენ, თუმცა 1950-იან წლებში ისინი თითქმის მთლიანად განადგურდნენ ინსექტიციდით დიქლორდიფენილტრიქლორეთანით (DDT). ეს ქიმიური ნივთიერება მოგვიანებით აიკრძალა. მას შემდეგ, ეს ურბანული მავნებელი მთელ მსოფლიოში დაბრუნდა და მათ წინააღმდეგ საბრძოლველად გამოყენებული მრავალი ინსექტიციდის მიმართ რეზისტენტობა გამოიმუშავა.
სამედიცინო ენტომოლოგიის ჟურნალში გამოქვეყნებულ კვლევაში დეტალურად არის აღწერილი, თუ როგორ აღმოაჩინეს ვირჯინიის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის კვლევითმა ჯგუფმა, ურბანული ენტომოლოგი უორენ ბუტის ხელმძღვანელობით, გენური მუტაცია, რომელსაც შეუძლია პესტიციდების მიმართ რეზისტენტობის გამოწვევა.
ეს დასკვნები იყო სასწავლო ჯიხურის შედეგი, რომელიც შექმნილი იყო მაგისტრანტი კამილ ბლოკისთვის, რათა მან განევითარებინა მისი უნარები მოლეკულურ კვლევაში.
„ეს მხოლოდ თევზჭერის ექსპედიცია იყო“, - თქვა ბუთმა, ჯოზეფ რ. და მერი ვ. ვილსონის სოფლის მეურნეობისა და სიცოცხლის შემსწავლელ მეცნიერებათა კოლეჯის ურბანული ენტომოლოგიის ასოცირებულმა პროფესორმა.
ქალაქური მავნებლების სპეციალისტმა, ბუტმა, უკვე იცოდა გერმანული ტარაკნებისა და თეთრბუზების ნერვულ უჯრედებში არსებული გენის მუტაციის შესახებ, რომელიც პესტიციდების მიმართ რეზისტენტობას ანიჭებდა. ბუტმა ბრუკს შესთავაზა, გაეანალიზებინა 134 სხვადასხვა პოპულაციიდან თითოეულიდან საწოლის ბაღლინჯოების თითო ნიმუში, რომლებიც ჩრდილოეთ ამერიკის მავნებლების კონტროლის კომპანიამ 2008-დან 2022 წლამდე შეაგროვა, რათა დაედგინა, ატარებდნენ თუ არა ისინი ერთსა და იმავე უჯრედულ მუტაციას. შედეგებმა აჩვენა, რომ ორი განსხვავებული პოპულაციიდან ორი საწოლის ბაღლინჯო მუტაციას ატარებდა.
„ეს (აღმოჩენა) სინამდვილეში ჩემი ბოლო 24 ნიმუშის საფუძველზე გაკეთდა“, - თქვა ბლოკმა, რომელიც ენტომოლოგიას სწავლობს და ინვაზიური სახეობების კოლაბორაციის წევრია. „მე აქამდე არასდროს მისწავლია მოლეკულური ბიოლოგია, ამიტომ ამ უნარების შესწავლა ჩემთვის სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია“.
რადგან ბაღლინჯოების პოპულაციები გენეტიკურად ძალიან ერთგვაროვანია, ძირითადად ინბრიდინგის გამო, თითოეული პოპულაციიდან ერთი ნიმუში, როგორც წესი, საკმარისია მთელი ჯგუფის წარმოსადგენად. თუმცა, იმის დასადასტურებლად, რომ ბროკმა მართლაც აღმოაჩინა მუტაცია, ბუთმა გამოსცადა ორი იდენტიფიცირებული პოპულაციის ყველა ნიმუში.
„როდესაც ორივე პოპულაციაში რამდენიმე ინდივიდი ხელახლა გამოვცადეთ, აღმოვაჩინეთ, რომ ყველა მათგანი ამ მუტაციის მატარებელია“, - თქვა ბუთმა. „ამგვარად, ისინი ამ მუტაციების მატარებლები გახდნენ და ეს მუტაციები იგივეა, რაც გერმანულ ტარაკნებში აღმოვაჩინეთ“.
გერმანულ ტარაკნებზე კვლევის შედეგად, ბუთმა აღმოაჩინა, რომ მათი პესტიციდების მიმართ რეზისტენტობა განპირობებული იყო ნერვული სისტემის უჯრედებში გენების მუტაციებით და რომ ეს მექანიზმები გარემოზე იყო დამოკიდებული.
„არსებობს გენი, რომელსაც Rdl გენი ჰქვია. ის სხვა მრავალ მავნებლების სახეობაშიც აღმოჩენილია და ინსექტიციდ დიელდრინის მიმართ რეზისტენტობასთან ასოცირდება“, - თქვა ბუთმა, ფრალინის სასიცოცხლო მეცნიერებათა ინსტიტუტის მკვლევარმა. „ეს მუტაცია ყველა გერმანულ ტარაკანს აქვს. გასაკვირია, რომ ჩვენ ვერც ერთი პოპულაცია ვერ ვიპოვეთ, რომელიც ამ მუტაციას არ ატარებს“.
ბუთის თქმით, ფიპრონილსა და დიელდრინს - ორივე ინსექტიციდი, რომელთა ეფექტურობა ლაბორატორიულ კვლევებში დადასტურდა - მოქმედების ერთნაირი მექანიზმი აქვთ, ამიტომ თეორიულად, ამ მუტაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ორივე პრეპარატის მიმართ რეზისტენტობის განვითარება. დიელდრინი აკრძალულია 1990-იანი წლებიდან, თუმცა ფიპრონილი კვლავ გამოიყენება ძაღლებისა და კატების რწყილების ადგილობრივი მკურნალობისთვის და არა ბაღლინჯოების კონტროლისთვის.
ბუთი ეჭვობს, რომ შინაური ცხოველების ბევრი პატრონი, რომლებიც ფიპრონილის წვეთებს იყენებენ შინაური ცხოველების სამკურნალოდ, კატებსა და ძაღლებს მათთან ერთად ძილის საშუალებას აძლევენ, რაც მათ საწოლებს ფიპრონილის ნარჩენებს აზიანებს. თუ საწოლის ბაღლინჯოები ასეთ გარემოში მოხვდებიან, შესაძლოა, ისინი უნებლიეთ ფიპრონილთან კონტაქტში შევიდნენ და პოპულაციაში ამ ვარიანტის გავრცელებისკენ იყვნენ მიდრეკილნი.
„ჩვენ არ ვიცით, ეს მუტაცია ახალია თუ არა, გაჩნდა თუ არა მოგვიანებით, იმ პერიოდში, თუ ის უკვე არსებობდა პოპულაციაში 100 წლის წინ“, - თქვა ბუთმა.
შემდეგი ნაბიჯი იქნება ამ მუტაციების აღმოსაჩენად ძიების გაფართოება მთელ მსოფლიოში, განსაკუთრებით ევროპაში და სხვადასხვა პერიოდის მუზეუმის ექსპონატებში, რადგან საწოლის ბაღლინჯოები მილიონ წელზე მეტია არსებობენ.
2024 წლის ნოემბერში, Booth Labs გახდა პირველი ლაბორატორია, რომელმაც წარმატებით დაადგინა ჩვეულებრივი ბაღლინჯოს მთელი გენომი.
„ეს პირველი შემთხვევაა, როდესაც ამ მწერის გენომი სეკვენირებულია“, - თქვა ბუთმა. „ახლა, როდესაც გენომის თანმიმდევრობა გვაქვს, შეგვიძლია ამ მუზეუმის ნიმუშების შესწავლა“.
ბუთი აღნიშნავს, რომ მუზეუმის დნმ-ის პრობლემა ის არის, რომ ის ძალიან სწრაფად იშლება პატარა ფრაგმენტებად, თუმცა მკვლევარებს ამჟამად აქვთ ქრომოსომის დონის შაბლონები, რომლებიც მათ საშუალებას აძლევს ამოიღონ ეს ფრაგმენტები და გაასწორონ ისინი ამ ქრომოსომებთან გენებისა და გენომების რეკონსტრუქციისთვის.
ბუთი აღნიშნავს, რომ მისი ლაბორატორია მავნებლების კონტროლის კომპანიებთან თანამშრომლობს, ამიტომ მათი გენების სეკვენირების სამუშაოები მათ დაეხმარება უკეთ გაიგონ ბაღლინჯოების გლობალური გავრცელება და მათი აღმოფხვრის გზები.
ახლა, როდესაც ბროკმა მოლეკულურ ბიოლოგიაში უნარები დახვეწა, ის მოუთმენლად ელის ურბანული ევოლუციის კვლევის გაგრძელებას.
„მე მიყვარს ევოლუცია. ის ძალიან საინტერესოდ მიმაჩნია“, - თქვა ბლოკმა. „ხალხი დიდ კავშირს გრძნობს ამ ურბანულ სახეობებთან და ვფიქრობ, უფრო ადვილია ადამიანების დაინტერესება საწოლის ბაღლინჯოებით, რადგან ისინი, სავარაუდოდ, პირადად შეხვედრიან მათ“.
ლინდსი მაიერსი ენტომოლოგიის დეპარტამენტის პოსტდოქტორანტი მკვლევარი და ვირჯინიის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის ბუთის კვლევითი ჯგუფის კიდევ ერთი წევრია.
ვირჯინიის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტი, როგორც გლობალური, სახელმწიფო დაფინანსებით დაფინანსებული უნივერსიტეტი, თავის გავლენას ავლენს ჩვენს თემებში, ვირჯინიასა და მთელ მსოფლიოში მდგრადი განვითარების ხელშეწყობით.