تتطور البعوضات الناقلة للملاريا بوتيرة أسرع من قدرة المبيدات الحشرية على قتلها.

إن مكافحة الأمراض المعدية أشبه بسباق مع التطور. فالبكتيريا تُطوّر مقاومة للمضادات الحيوية، والفيروسات تتطور باستمرار لتنتشر بسرعة أكبر. وتمثل الأمراض التي تنقلها الحشرات ساحة معركة تطورية أخرى: فالحشرات نفسها تُطوّر مقاومة للسموم التي يستخدمها البشر للقضاء عليها.
وعلى وجه الخصوص، يتسبب مرض الملاريا الذي ينقله البعوض في وفاة أكثر من 600 ألف شخص سنوياً. منذ الحرب العالمية الثانية،المبيدات الحشرية—الأسلحة الكيميائية المصممة لقتل بعوض الأنوفيلس المصاب بطفيلي الملاريا—استُخدمت لمكافحة الملاريا.
لكن البعوض سرعان ما يطور استراتيجيات للقضاء على هذهالمبيدات الحشرية غير فعالةمما يعرض ملايين الأشخاص لخطر متزايد للإصابة بعدوى مميتة. وتوضح دراستي المنشورة مؤخراً، والتي أجريتها مع زملائي، السبب وراء ذلك.

بصفتي عالمة وراثة تطورية، أدرس الانتقاء الطبيعي، وهو أساس التطور التكيفي. فالتغيرات الجينية الأكثر فائدة للبقاء تحل محل تلك الضارة، مما يؤدي إلى تغيرات في الأنواع. إن القدرات التطورية لبعوضة الأنوفيلس مذهلة حقًا.
في منتصف التسعينيات، كانت معظم بعوضات الأنوفيلس في أفريقيا حساسة لمبيدات البيريثرويد، المستخلصة أصلاً من زهور الأقحوان. واعتمدت مكافحة البعوض بشكل أساسي على طريقتين تعتمدان على البيريثرويد: الناموسيات المعالجة بالمبيدات لحماية البعوض النائم، ورش المبيدات المتبقية على جدران المباني. ومن المرجح أن هاتين الطريقتين وحدهما قد ساهمتا في منع أكثر من 500 مليون حالة إصابة بالملاريا بين عامي 2000 و2015.
مع ذلك، باتت البعوضات من غانا إلى ملاوي تُظهر مقاومة متزايدة للمبيدات الحشرية بتركيزات أعلى بعشر مرات من الجرعة القاتلة السابقة. وبالإضافة إلى تدابير مكافحة بعوض الأنوفيلس، قد تُعرّض الأنشطة الزراعية البعوضَ دون قصد لمبيدات البيريثرويد، مما يزيد من تفاقم مقاومتها.
في بعض أجزاء أفريقيا، طورت بعوضة الأنوفيلس مقاومة لأربعة أنواع من المبيدات الحشرية المستخدمة لمكافحة الملاريا.
كما توجد بعوضة الأنوفيلس وطفيليات الملاريا خارج أفريقيا، حيث يكون البحث في مقاومة المبيدات الحشرية أقل شيوعاً.
في معظم أنحاء أمريكا الجنوبية، يُعدّ البعوض من نوع أنوفيلس دارلينجي الناقل الرئيسي للملاريا. ويختلف هذا البعوض اختلافًا كبيرًا عن نواقل الملاريا في أفريقيا، لدرجة أنه قد ينتمي إلى جنس مختلف يُدعى نيسورينخوس. بالتعاون مع زملاء من ثماني دول، قمتُ بتحليل جينومات أكثر من ألف بعوضة من نوع أنوفيلس دارلينجي لفهم تنوعها الجيني، بما في ذلك أي تغييرات ناتجة عن الأنشطة البشرية الحديثة. وقد جمع زملائي هذه البعوضات من ستة عشر موقعًا عبر منطقة شاسعة تمتد من ساحل المحيط الأطلسي في البرازيل إلى ساحل المحيط الهادئ في جبال الأنديز في كولومبيا.
وجدنا أن بعوضة *Anopheles darlingi*، مثل أقاربها الأفريقية، تتميز بتنوع جيني هائل - يفوق التنوع الجيني لدى البشر بأكثر من عشرين ضعفًا - مما يدل على وجود أعداد كبيرة جدًا منها. الأنواع التي تمتلك هذا التنوع الجيني الكبير تكون قادرة على التكيف مع التحديات الجديدة. فعندما يكون عدد أفراد النوع كبيرًا جدًا، يزداد احتمال ظهور طفرات مناسبة تُوفر ميزة مرغوبة. وبمجرد أن تبدأ هذه الطفرة بالانتشار، وبفضل التفوق العددي، لن يؤدي حتى موت عدد قليل من البعوض بشكل عشوائي إلى انقراضها التام.
على النقيض من ذلك، لم يطور النسر الأصلع، وهو طائر موطنه الأصلي الولايات المتحدة، مقاومة لمبيد الحشرات DDT، وواجه في نهاية المطاف خطر الانقراض. إن الكفاءة التطورية لملايين الحشرات تفوق بكثير كفاءة بضعة آلاف من الطيور. في الواقع، لاحظنا خلال العقود القليلة الماضية دلائل على التطور التكيفي في الجينات المرتبطة بمقاومة الأدوية لدى بعوضة الأنوفيلة دارلينجي.
تستهدف البيرثرويدات ومركب DDT، إلى جانب مبيدات حشرية أخرى، نفس الهدف الجزيئي: قنوات أيونية قابلة للفتح والإغلاق في الخلايا العصبية. عندما تكون هذه القنوات مفتوحة، تحفز الخلايا العصبية خلايا أخرى. تجبر المبيدات الحشرية هذه القنوات على البقاء مفتوحة والاستمرار في نقل النبضات، مما يؤدي إلى شلل الحشرات وموتها. مع ذلك، تستطيع الحشرات تطوير مقاومة عن طريق تغيير شكل هذه القنوات نفسها.
لم تجد الدراسات الجينية السابقة التي أجراها علماء آخرون، وكذلك دراستنا، هذا النوع من المقاومة في بعوضة الأنوفيلة دارلينجي. بدلاً من ذلك، اكتشفنا أن المقاومة تتطور بطريقة مختلفة: من خلال مجموعة من الجينات التي تشفر إنزيمات تُحلل المركبات السامة. غالبًا ما يكون النشاط العالي لهذه الإنزيمات، المعروفة باسم P450، مسؤولاً عن تطور مقاومة المبيدات في أنواع أخرى من البعوض. منذ بدء استخدام المبيدات في منتصف القرن العشرين، طرأت طفرات مستقلة على نفس مجموعة جينات P450 سبع مرات على الأقل في أمريكا الجنوبية.
في غويانا الفرنسية، أظهرت مجموعة أخرى من جينات P450 نمطًا تطوريًا مشابهًا، مما يؤكد الصلة الوثيقة بين هذه الإنزيمات والتكيف. علاوة على ذلك، عندما وُضعت البعوضات في حاويات محكمة الإغلاق وعُرضت لمبيدات حشرية من نوع البيريثرويد، ارتبطت الاختلافات في جينات P450 بين البعوضات الفردية بفترة بقائها على قيد الحياة.
في أمريكا الجنوبية، كانت حملات مكافحة الملاريا واسعة النطاق باستخدام المبيدات الحشرية متقطعة، وربما لم تكن المحرك الرئيسي لتطور البعوض. بل ربما تعرض البعوض بشكل غير مباشر للمبيدات الزراعية. ومن المثير للاهتمام أننا لاحظنا أبرز علامات التطور في المناطق ذات الزراعة المتقدمة.
على الرغم من ظهور لقاحات جديدة وتطورات أخرى في مكافحة الملاريا في السنوات الأخيرة، إلا أن مكافحة البعوض لا تزال أساسية للحد من انتشار الملاريا.
تختبر عدة دول الهندسة الوراثية لمكافحة الملاريا. تتضمن هذه التقنية تعديل أعداد البعوض وراثيًا لتقليل أعدادها أو تقليل مقاومتها لطفيلي الملاريا. ورغم أن قدرة البعوض المذهلة على التكيف قد تشكل تحديًا، إلا أن الآفاق واعدة.
أعمل أنا وزملائي على تحسين أساليب الكشف عن مقاومة المبيدات الناشئة. ولا يزال تسلسل الجينوم بالغ الأهمية للكشف عن الاستجابات التطورية الجديدة أو غير المتوقعة. ويبلغ خطر التكيف ذروته في ظل ضغط انتقائي مكثف ومطوّل؛ لذا، فإن تقليل استخدام المبيدات وتعديله وتوزيعه على مراحل يمكن أن يساعد في منع تطور المقاومة.
يُعدّ الرصد المنسق والاستجابات المناسبة أمراً بالغ الأهمية لمكافحة مقاومة الأدوية المتطورة. وعلى عكس التطور، فإن البشر قادرون على التنبؤ بالمستقبل.
حصل جاكوب أ. تينيسن على تمويل من المعاهد الوطنية للصحة من خلال كلية هارفارد تي إتش تشان للصحة العامة ومعهد برود.