นักวิจัยค้นพบหลักฐานแรกที่บ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ของยีนอาจทำให้เกิดการดื้อยาฆ่าแมลงบนเตียง | ข่าวเวอร์จิเนียเทค

หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ในทศวรรษปี 1950 การระบาดของแมลงเตียงเกือบจะถูกกำจัดไปทั่วโลกด้วยการใช้ยาฆ่าแมลงไดคลอโรไดฟีนิลไตรคลอโรอีเทน หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ DDT สารเคมีที่ถูกห้ามใช้ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ศัตรูพืชในเมืองกลับกลับมาระบาดอีกครั้งทั่วโลก และพวกมันก็พัฒนาความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงหลายชนิดที่ใช้ควบคุมพวกมัน
การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Medical Entomology ระบุรายละเอียดว่าทีมวิจัยจาก Virginia Tech นำโดยนักกีฏวิทยาเมือง Warren Booth ค้นพบการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่อาจทำให้เกิดการดื้อยาฆ่าแมลงได้อย่างไร
การค้นพบนี้เป็นผลจากงานวิจัยที่ Booth จัดขึ้นสำหรับ Camilla Block นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาเพื่อพัฒนาทักษะของเธอในการวิจัยระดับโมเลกุล
บูธ ผู้เชี่ยวชาญด้านแมลงศัตรูพืชในเมือง สังเกตเห็นการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในเซลล์ประสาทของแมลงสาบเยอรมันและแมลงหวี่ขาวมานานแล้ว ซึ่งทำให้พวกมันดื้อยาฆ่าแมลง บูธแนะนำให้บล็อกเก็บตัวอย่างตัวเรือดหนึ่งตัวจากกลุ่มตัวเรือด 134 กลุ่มที่บริษัทกำจัดศัตรูพืชในอเมริกาเหนือเก็บรวบรวมระหว่างปี พ.ศ. 2551 ถึง พ.ศ. 2565 เพื่อดูว่าตัวเรือดทั้งหมดมีการกลายพันธุ์ของเซลล์แบบเดียวกันหรือไม่ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าตัวเรือดสองตัวจากกลุ่มประชากรที่แตกต่างกันสองกลุ่มมีการกลายพันธุ์ของเซลล์แบบเดียวกัน
“จริงๆ แล้วนี่คือตัวอย่าง 24 ตัวอย่างสุดท้ายของผม” บูลล็อก ผู้ศึกษาด้านกีฏวิทยาและเป็นสมาชิกของ Invasive Species Partnership กล่าว “ผมไม่เคยทำวิจัยระดับโมเลกุลมาก่อน ดังนั้นการมีทักษะระดับโมเลกุลทั้งหมดนี้จึงสำคัญมากสำหรับผม”
เนื่องจากการระบาดของตัวเรือดมีความสม่ำเสมอทางพันธุกรรมอันเนื่องมาจากการผสมพันธุ์กันในสกุลเดียวกัน โดยทั่วไปแล้วจะมีตัวอย่างเพียงหนึ่งตัวอย่างจากแต่ละตัวอย่างเท่านั้นที่เป็นตัวแทนของประชากร อย่างไรก็ตาม บูธต้องการยืนยันว่าบูลล็อกพบการกลายพันธุ์จริง จึงได้ทำการทดสอบตัวอย่างทั้งหมดจากประชากรทั้งสองกลุ่มที่ระบุ
“เมื่อเรากลับไปตรวจคัดกรองแมลงสาบบางตัวจากทั้งสองกลุ่ม เราพบว่าแมลงสาบทุกตัวมีการกลายพันธุ์” บูธกล่าว “ดังนั้นการกลายพันธุ์ของพวกมันจึงคงที่ และมันเป็นการกลายพันธุ์แบบเดียวกับที่เราพบในแมลงสาบเยอรมัน”
จากการศึกษาแมลงสาบเยอรมัน บูธได้เรียนรู้ว่าความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงของแมลงสาบเกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในเซลล์ของระบบประสาท และกลไกเหล่านี้ถูกกำหนดโดยสภาพแวดล้อม
“มียีนชนิดหนึ่งที่เรียกว่ายีน Rdl ซึ่งพบในแมลงศัตรูพืชชนิดอื่นๆ หลายชนิด และเกี่ยวข้องกับความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงที่เรียกว่า dieldrin” บูธ ซึ่งทำงานที่สถาบันวิทยาศาสตร์ชีวภาพ Fralin กล่าว “การกลายพันธุ์นี้พบได้ในแมลงสาบเยอรมันทุกชนิด เป็นเรื่องน่าประหลาดใจที่เราไม่พบประชากรแมลงสาบที่ไม่มีการกลายพันธุ์นี้”
ฟิโพรนิลและดีลดริน ซึ่งเป็นยาฆ่าแมลงสองชนิดที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการกำจัดตัวเรือดในห้องทดลอง ล้วนทำงานด้วยกลไกการออกฤทธิ์เดียวกัน ดังนั้นในทางทฤษฎีแล้ว การกลายพันธุ์ทำให้แมลงชนิดนี้ต้านทานต่อทั้งสองชนิดได้ บูธกล่าว ดีลดรินถูกห้ามใช้ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 แต่ปัจจุบันฟิโพรนิลถูกใช้เฉพาะเพื่อควบคุมหมัดเฉพาะที่ในแมวและสุนัขเท่านั้น ไม่ได้ใช้กำจัดตัวเรือด
บูธสงสัยว่าเจ้าของสัตว์เลี้ยงหลายคนที่ใช้ยาฟิโพรนิลทาเฉพาะที่ มักปล่อยให้แมวและสุนัขนอนกับพวกเขา ทำให้ที่นอนสัมผัสกับสารตกค้างของฟิโพรนิล หากมีการนำตัวเรือดเข้ามาในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ ตัวเรือดอาจได้รับฟิโพรนิลโดยไม่ได้ตั้งใจ และอาจทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในประชากรตัวเรือดได้
“เราไม่ทราบว่าการกลายพันธุ์นี้เป็นสิ่งใหม่หรือไม่ เกิดขึ้นหลังจากนี้หรือไม่ เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้หรือไม่ หรือเคยมีอยู่ในประชากรเมื่อ 100 ปีก่อนหรือไม่” บูธกล่าว
ขั้นตอนต่อไปคือการขยายการค้นหาและค้นหาการกลายพันธุ์เหล่านี้ในส่วนต่างๆ ของโลก โดยเฉพาะในยุโรป และในเวลาต่างๆ ท่ามกลางตัวอย่างในพิพิธภัณฑ์ เนื่องจากแมลงเตียงมีอยู่มานานกว่าล้านปีแล้ว
ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2567 ห้องทดลองของบูธประสบความสำเร็จในการจัดลำดับจีโนมทั้งหมดของแมลงเตียงทั่วไปได้เป็นครั้งแรก
บูธตั้งข้อสังเกตว่าปัญหาของ DNA ในพิพิธภัณฑ์ก็คือมันสลายตัวเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยได้อย่างรวดเร็ว แต่ในปัจจุบันนักวิจัยมีแม่แบบที่ระดับโครโมโซมแล้ว พวกเขาสามารถนำชิ้นเล็กชิ้นน้อยเหล่านั้นมาจัดเรียงใหม่เป็นโครโมโซม เพื่อสร้างยีนและจีโนมขึ้นมาใหม่ได้
บูธสังเกตว่าห้องแล็บของเขาเป็นพันธมิตรกับบริษัทกำจัดศัตรูพืช ดังนั้นการทำงานด้านการจัดลำดับพันธุกรรมของพวกเขาอาจช่วยให้พวกเขาเข้าใจได้ดีขึ้นว่าพบแมลงเตียงได้ที่ใดบ้างทั่วโลก และจะช่วยกำจัดพวกมันได้อย่างไร
ตอนนี้ที่ Bullock ได้ฝึกฝนทักษะด้านโมเลกุลของเธอแล้ว เธอกำลังตั้งตารอที่จะทำการวิจัยเกี่ยวกับวิวัฒนาการในเมืองต่อไป
“ผมชอบวิวัฒนาการครับ ผมคิดว่ามันน่าสนใจมาก” บล็อกกล่าว “ผู้คนกำลังพัฒนาความสัมพันธ์ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นกับสิ่งมีชีวิตในเมืองเหล่านี้ และผมคิดว่ามันง่ายกว่าที่จะทำให้ผู้คนสนใจเรื่องตัวเรือด เพราะพวกเขาได้สัมผัสกับมันโดยตรง”