Исследователи сделали первый шаг на пути, который в конечном итоге может привести к тому, что самки комаров больше не будут кусаться и распространять болезни.
Во главе с биологами Орегонского университета Уильямом Э. Брэдшоу и Кристиной М. Хольцапфель группа ученых из пяти учреждений, состоящая из девяти человек, методично отсортировала 902 гена, связанных с питанием кровью, и 478 генов, связанных с питанием не кровью от комар Wyeomyia smithii.
Этот вид, широко известный как комары-кувшины, встречается в болотах и трясинах вдоль восточного побережья Северной Америки от северной Флориды до Канады. Этот вид завершает свой предвзрослый жизненный цикл в воде кувшинных растений.
Подход, использованный при выделении генов, о котором сообщается в исследовании, опубликованном 18 декабря в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences, будет применен к другим видам. Цель состоит в том, чтобы изолировать универсальные гены, не вызывающие укусов, от множества переносчиков болезней, говорят Брэдшоу и Хольцапфель, которые являются членами Института экологии и эволюции UO..
Следующими видами, на которые будет направлено внимание, будут: обыкновенные домашние комары (Culex pipiens), которые являются переносчиками многих заболеваний энцефалита, вируса Западного Нила и сердечного червя; азиатские тигровые комары (Aedes albopictus), которые быстро распространяются в Соединенных Штатах и переносят, помимо других вирусов, лихорадку денге, вирус Зика и желтую лихорадку; и африканский малярийный комар Anopheles gambiae.
«Мы посмотрим, какие сопоставимые гены появляются у этих других видов, и выявим общие черты», - сказал Брэдшоу. «Мы продолжим этот процесс, конечной точкой которого станет выявление универсальных генов некусающих комаров».
Это может стать фармацевтической мишенью для нетоксичных ингибиторов, которые могут быть разработаны для отключения генов укусов, но также позволяют популяциям комаров процветать и сохранять свое место в пищевой цепочке, говорят исследователи.
«Мы ищем гены, которые находятся в переходном состоянии между укусами и неукусами», - сказал Хольцапфель. «Причина, по которой мы ищем эти гены, заключается в том, что если мы сможем выяснить, как вывести из строя гены укуса, это снизит трансмиссивные болезни во всем мире. Если нет укуса, нет передачи болезни, и точка».
Исследование первоначально было направлено на Wyeomyia smithii, потому что это единственный известный вид, у которого есть самки, которые кусают, чтобы получить кровь, и являются обязательными некусателями - теми, кто не ищет крови. Брэдшоу и Хольцапфель сказали, что 20 лет назад они осознали возможность того, что гены, отвечающие за эти различия в образе жизни, существуют и эволюционировали в природе, но технология, позволяющая изолировать эти гены, еще не была разработана.
Самки являются кровососами в популяциях комаров и, таким образом, переносчиками болезней; самцы питаются нектаром.
В проекте, финансируемом за счет двух грантов Национального научного фонда, исследовательская группа 21, 618 потенциальных генов в кувшин растений комаров. В течение семи поколений они идентифицировали и извлекли 1380 генов, которые, как было установлено, оказывают прямое влияние на дифференциацию образа жизни кусающих и некусающих людей.
Пошаговый метод включал строгий направленный отбор генов в популяции с низким прикусом во Флориде. Спасая и спаривая только самок, собирающихся кормить кровью, исследователи создали заядлую, прожорливую линию укусов. Группа незаинтересованных некусающих также была создана из той же популяции путем исключения всех самок, которые кусались или пытались укусить.
Исследовательская группа также изучила известные метаболические пути изолированных генов - знания, которые при дальнейшем понимании будут полезны для будущих усилий фармацевтических компаний по использованию подхода к контролю, который уже установлен природой, сказал Хольцапфель.
«Это исследование показывает силу объединения хорошо спланированных селекционных экспериментов и данных геномики для понимания биологии переносчиков болезней», - сказал соавтор Майкл Э. Пфрендер, директор Центра геномики и биоинформатики в Центре Университет Нотр-Дам, обработавший генетические данные для исследования.