اكتشف باحثون لأول مرة أن طفرة جينية في بق الفراش يمكن أن تؤدي إلى مقاومة المبيدات الحشرية | أخبار جامعة فرجينيا للتكنولوجيا

بعد الحرب العالمية الثانية، اجتاحت حشرات البق العالم، ولكن في خمسينيات القرن الماضي، تم القضاء عليها تقريبًا باستخدام مبيد الحشرات ثنائي كلورو ثنائي فينيل ثلاثي كلورو الإيثان (DDT). وقد تم حظر هذه المادة الكيميائية لاحقًا. ومنذ ذلك الحين، عادت هذه الآفة الحضرية للظهور في جميع أنحاء العالم، وطورت مقاومة للعديد من المبيدات الحشرية المستخدمة لمكافحتها.
وتفصّل دراسة نُشرت في مجلة علم الحشرات الطبية كيف اكتشف فريق بحثي من جامعة فرجينيا للتكنولوجيا، بقيادة عالم الحشرات الحضري وارن بوث، طفرة جينية يمكن أن تؤدي إلى مقاومة المبيدات الحشرية.
كانت هذه النتائج نتيجة لدراسة صممها بوث للطالبة المتخرجة كاميل بلوك لتطوير مهاراتها في البحث الجزيئي.
"لقد كانت مجرد رحلة صيد"، كما قال بوث، الأستاذ المشارك في علم الحشرات الحضرية في كلية جوزيف ر. وماري و. ويلسون للزراعة وعلوم الحياة.
كان بوث، المتخصص في مكافحة الآفات الحضرية، على دراية مسبقة بطفرة جينية في الخلايا العصبية للصراصير الألمانية والذباب الأبيض، تُكسبها مقاومة للمبيدات. اقترح بوث على بروك تحليل عينة واحدة من بق الفراش من كل مجموعة من المجموعات الـ 134 المختلفة التي جمعتها شركة لمكافحة الآفات في أمريكا الشمالية بين عامي 2008 و2022، لتحديد ما إذا كانت تحمل نفس الطفرة الخلوية. أظهرت النتائج أن اثنين من بق الفراش من مجموعتين مختلفتين يحملان هذه الطفرة.
قال بلوك، وهو باحث في علم الحشرات وعضو في فريق التعاون المعني بالأنواع الغازية: "لقد تم التوصل إلى هذا الاكتشاف بناءً على آخر 24 عينة قمت بدراستها. لم يسبق لي العمل في مجال البيولوجيا الجزيئية من قبل، لذا فإن تعلم هذه المهارات أمر بالغ الأهمية بالنسبة لي".
نظراً لأن تجمعات بق الفراش متجانسة وراثياً للغاية، ويعود ذلك أساساً إلى التزاوج الداخلي، فإن عينة واحدة من كل تجمع تكفي عادةً لتمثيل المجموعة بأكملها. ومع ذلك، وللتأكد من أن بروك قد اكتشف الطفرة بالفعل، قام بوث بفحص جميع العينات من التجمعين اللذين تم تحديدهما.
قال بوث: "عندما أعدنا اختبار العديد من الأفراد في كلا المجموعتين، وجدنا أنهم جميعًا يحملون هذه الطفرة. لذلك أصبحوا حاملين لهذه الطفرات، وهذه الطفرات هي نفسها التي وجدناها في الصراصير الألمانية."
من خلال بحثه عن الصراصير الألمانية، تعلم بوث أن مقاومتها للمبيدات الحشرية تعود إلى طفرات جينية في خلايا جهازها العصبي، وأن هذه الآليات تعتمد على البيئة.
قال بوث، الباحث في معهد فرالين لعلوم الحياة: "يوجد جين يُسمى جين Rdl. وقد وُجد في العديد من أنواع الآفات الأخرى، ويرتبط بمقاومة مبيد الحشرات ديلدرين. هذه الطفرة موجودة في جميع أنواع الصراصير الألمانية. والمثير للدهشة أننا لم نجد أي مجموعة منها لا تحمل هذه الطفرة."
بحسب بوث، فإنّ كلاً من الفيبرونيل والديلدرين - وهما مبيدين حشريين أثبتا فعاليتهما ضد بق الفراش في الدراسات المخبرية - لهما نفس آلية العمل، لذا نظرياً، قد تؤدي هذه الطفرة إلى ظهور مقاومة لكلا الدواءين. وقد حُظر استخدام الديلدرين منذ تسعينيات القرن الماضي، بينما لا يزال الفيبرونيل يُستخدم لعلاج البراغيث الموضعي لدى الكلاب والقطط، وليس لمكافحة بق الفراش.
يشتبه بوث في أن العديد من مُلّاك الحيوانات الأليفة الذين يستخدمون قطرات الفيبرونيل لعلاج حيواناتهم يسمحون لقططهم وكلابهم بالنوم معهم، مما يُعرّض فراشهم لبقايا الفيبرونيل. إذا دخلت حشرات الفراش إلى مثل هذه البيئة، فقد تتلامس مع الفيبرونيل دون قصد، وتصبح مُعرّضة لانتشار هذا النوع المُتحور بين الحشرات.
وقال بوث: "لا نعرف ما إذا كانت هذه الطفرة جديدة، أو ما إذا كانت قد ظهرت لاحقًا، خلال تلك الفترة، أو ما إذا كانت موجودة بالفعل في السكان منذ 100 عام".
ستكون الخطوة التالية هي توسيع نطاق البحث لاكتشاف هذه الطفرات في جميع أنحاء العالم، وخاصة في أوروبا، وفي المعروضات المتحفية من فترات مختلفة، حيث أن بق الفراش موجود منذ أكثر من مليون عام.
في نوفمبر 2024، أصبح مختبر Booth Labs أول مختبر ينجح في تحديد التسلسل الجيني الكامل لبق الفراش الشائع.
قال بوث: "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تحديد تسلسل جينوم هذه الحشرة. والآن بعد أن أصبح لدينا تسلسل الجينوم، يمكننا دراسة هذه العينات المحفوظة في المتاحف."
يشير بوث إلى أن مشكلة الحمض النووي الموجود في المتاحف تكمن في أنه يتحلل إلى أجزاء صغيرة بسرعة كبيرة، لكن الباحثين لديهم الآن قوالب على مستوى الكروموسوم تسمح لهم باستخراج هذه الأجزاء ومواءمتها مع هذه الكروموسومات لإعادة بناء الجينات والمجينات.
ويشير بوث إلى أن مختبره يتعاون مع شركات مكافحة الآفات، لذا فإن عملهم في مجال تسلسل الجينات يمكن أن يساعدهم على فهم الانتشار العالمي لبق الفراش بشكل أفضل وسبل القضاء عليه.
والآن بعد أن صقلت بروك مهاراتها في علم الأحياء الجزيئي، فهي متحمسة لمواصلة أبحاثها في مجال التطور الحضري.
قال بلوك: "أنا أحب التطور. أجده مثيراً للاهتمام للغاية. يشعر الناس بارتباط قوي بهذه الأنواع الحضرية، وأعتقد أنه من الأسهل جعل الناس مهتمين ببق الفراش لأنهم ربما واجهوه بشكل مباشر."
ليندسي مايرز هي زميلة باحثة ما بعد الدكتوراه في قسم علم الحشرات وعضو آخر في مجموعة بوث البحثية في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا.
تُظهر جامعة فرجينيا للتكنولوجيا، بصفتها جامعة عالمية ممولة من القطاع العام، تأثيرها من خلال تعزيز التنمية المستدامة في مجتمعاتنا، وفي ولاية فرجينيا، وحول العالم.