Новое исследование, проведенное Кевином Дж. Эмерсоном, доктором философии, доцентом кафедры биологии Колледжа Святой Марии в Мэриленде и его международной группой сотрудников, оценило степень, в которой географические барьеры влияют на генетическую изменчивость среди популяций Anopheles darlingi.
Такие препятствия могут сильно повлиять на подходы, используемые учеными и врачами для борьбы с распространением малярии по всей Бразилии.До недавнего времени исследования малярии и переносчиков ее передачи в первую очередь были нацелены на Африку к югу от Сахары: например, геном основного африканского переносчика, Anopheles gambiae, был секвенирован в 2001 году, а геном Anopheles darlingi (вид в Неотропах или " Секвенирование тропиков Нового Света "- в основном Южной и Центральной Америки) было окончательно секвенировано более десяти лет спустя, в 2014 году. За последнее десятилетие достижения в технологиях секвенирования ДНК позволили генетическим исследователям расширить свое внимание с нескольких так называемых" моделей ". организмов »для многих представляющих интерес организмов.«Я думаю, что исследования переносчиков малярии начинают становиться более общими, а не сосредотачиваются только на одном виде переносчиков малярии в Африке», — сказал д-р Эмерсон. «Это одна из причин, по которой мне нравится работать с южноамериканскими комарами.
Поскольку все внимание уделяется генетике африканских комаров, генетика, связанная с передачей малярии в Неотропах, практически игнорируется. Исследования там действительно только начинаются. , поскольку ученые хотят понять причины передачи болезней, мы должны изучать различные типы комаров, которые могут передавать малярию, а не только одного ».Опираясь на свой опыт в эволюционной генетике, д-р Эмерсон (с коллегами из Олбани, штат Нью-Йорк, Юджина, штат Орегон, и Сан-Паулу, Бразилия) проанализировал геномную ДНК 57 комаров — куколок / личинок или взрослых особей, собранных из нескольких местообитаний в каждом регионе. снизить риск получения связанных лиц.
Работая на удаленных полевых участках в Амазонской Бразилии, коллекционеры помещали образцы в пробирки с осушителем, чтобы высушить их как можно быстрее. ДНК стабильна в пробирках до пары недель, этого достаточно, чтобы вернуться в университет, сохранить образцы в спирте и, в конечном итоге, выделить их ДНК.Затем содержание ДНК этих комаров было определено в 11533 положениях в их геномах с использованием новой техники генотипирования (генотипирование NextRAD), которая может определять конкретную последовательность ДНК для каждого человека в каждой позиции. Анализ генетического разнообразия среди этих особей показал наличие трех различных генетических кластеров особей (популяций), которые были географически изолированы: комары в провинции Атлантический лес (юго-восток), в провинции Парана (лес в Западной Атлантике) и в бразильском доминионе. (Амазонский).
После взвешивания собственных и других свидетельств того, что дивергентные генетические кластеры могут быть хорошо разделенными видами, авторы предположили, что западноатлантический кластер представляет собой Anopheles paulistensis. Эта возможность будет поддерживать дифференциацию на уровне видов между кластерами Атлантического леса (юго-восток) и леса Парана (Западная Атлантика).
Фенотипические различия между этими популяциями слишком незначительны, чтобы их мог заметить классический систематик. «Было небольшое обсуждение, основанное на форме крыльев, что это могут быть разные виды, но доказательства были не очень убедительными», — сказал д-р Эмерсон. Но секвенирование генома дает хорошие подтверждающие доказательства расхождения. То же самое верно и в Африке: «В Anopheles gambiae … виды идентифицированы генетически. Вы не можете идентифицировать различные формы, не зная генов.
Так что это может происходить и с вектором в Неотропах».Генетическая дивергенция этих трех бразильских кластеров, возможно, отражает давление экологического отбора, а также исторические биогеографические процессы, которые повлияли на контакты и разделение этих популяций.
Но помимо их непосредственных наблюдений и предложений относительно видообразования комаров, открытия Эмерсона и его коллег могут внести значительный вклад в борьбу с болезнями:«Когда вы интересуетесь передачей болезней среди людей, большая часть исследовательских усилий направляется на понимание болезни в том виде, в каком она существует у людей», — сказал д-р Эмерсон. «Но один из основных способов сдерживания распространения этих болезней — это контроль переносчиков болезни, а не контроль болезни после заражения людей». Хотя малярия — это болезнь человека, она вызывается паразитом (из рода Plasmodium), который передается людям от комаров. Понимание биологии комара-переносчика и его взаимодействия с малярийным паразитом может привести к разработке стратегий борьбы.
Например, комары в зоне с очень низкой передачей малярии могут быть генетически совершенно отличными от комаров в зоне с высокой малярией. С точки зрения контроля, «частью новизны в том, что мы делаем, является то, что мы сосредоточены на генетике и биологии москитного переносчика малярии, чтобы идентифицировать те популяции комаров, которые вызывают передачу», — заметил Эмерсон."Если вы думаете о малярии, мы тратим много денег и усилий каждый год на поиск лекарств или вакцин, и они немного работают. Но лучший способ предотвратить передачу малярии — это спать под надкроватной сеткой и уменьшить возникновение стоячей воды. "Комары используют для откладывания яиц.
Это просто показывает, насколько важно понимание биологии самого переносчика болезней", — отметил д-р Эмерсон. «Наиболее эффективные меры борьбы с болезнями были на уровне переносчика, и часть этого — знание того, что это за переносчик».