นักวิจัยพบหลักฐานแรกที่บ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ของยีนสามารถทำให้ตัวเรือดดื้อต่อยาฆ่าแมลงได้ | ข่าวจากเวอร์จิเนียเทค

หลังสงครามโลกครั้งที่สองในช่วงทศวรรษ 1950 การระบาดของตัวเรือดเกือบหมดไปทั่วโลกด้วยการใช้...ยาฆ่าแมลงไดคลอโรไดฟีนิลไตรคลอโรอีเทน หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ ดีดีที (DDT) เป็นสารเคมีที่ถูกห้ามใช้แล้ว อย่างไรก็ตาม ศัตรูพืชในเมืองได้กลับมาแพร่ระบาดอีกครั้งทั่วโลก และพวกมันได้พัฒนาความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงหลายชนิดที่ใช้ในการควบคุมพวกมัน
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Medical Entomology อธิบายรายละเอียดว่าทีมวิจัยจาก Virginia Tech นำโดย Warren Booth นักกีฏวิทยาเมือง ได้ค้นพบการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่อาจนำไปสู่การดื้อต่อยาฆ่าแมลงได้อย่างไร
การค้นพบนี้เป็นผลมาจากการวิจัยที่บูธจัดขึ้นสำหรับนักศึกษาปริญญาโท คามิลลา บล็อก เพื่อพัฒนาทักษะของเธอในด้านการวิจัยระดับโมเลกุล
บูธ ผู้เชี่ยวชาญด้านศัตรูพืชในเมือง สังเกตเห็นการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในเซลล์ประสาทของแมลงสาบเยอรมันและแมลงหวี่ขาวมานานแล้ว ซึ่งทำให้พวกมันดื้อต่อยาฆ่าแมลง บูธแนะนำให้บล็อกเก็บตัวอย่างตัวเรือดหนึ่งตัวจากประชากรตัวเรือด 134 กลุ่มที่บริษัทกำจัดศัตรูพืชในอเมริกาเหนือเก็บรวบรวมระหว่างปี 2008 ถึง 2022 เพื่อดูว่าพวกมันมีเซลล์กลายพันธุ์แบบเดียวกันหรือไม่ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าตัวเรือดสองตัวจากสองประชากรที่แตกต่างกันมีเซลล์กลายพันธุ์แบบเดียวกัน
“นี่คือตัวอย่าง 24 ตัวอย่างสุดท้ายของฉัน” บุลล็อค ผู้ซึ่งศึกษาด้านกีฏวิทยาและเป็นสมาชิกของโครงการความร่วมมือด้านชนิดพันธุ์ต่างถิ่นรุกรานกล่าว “ฉันไม่เคยทำการวิจัยทางโมเลกุลมาก่อน ดังนั้นทักษะทางโมเลกุลทั้งหมดนี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับฉัน”
เนื่องจากการระบาดของตัวเรือดมีลักษณะทางพันธุกรรมที่สม่ำเสมออันเนื่องมาจากการผสมพันธุ์ในหมู่ญาติจำนวนมาก โดยทั่วไปแล้วจะมีเพียงตัวอย่างเดียวจากแต่ละตัวอย่างเท่านั้นที่เป็นตัวแทนของประชากร แต่บูธต้องการยืนยันว่าบูลล็อคได้ค้นพบการกลายพันธุ์จริง ดังนั้นพวกเขาจึงทดสอบตัวอย่างทั้งหมดจากประชากรทั้งสองกลุ่มที่ระบุไว้
“เมื่อเรากลับไปตรวจสอบตัวอย่างบางส่วนจากทั้งสองกลุ่มประชากร เราพบว่าทุกตัวมียีนกลายพันธุ์นั้น” บูธกล่าว “ดังนั้น ยีนกลายพันธุ์ของพวกมันจึงคงที่ และเป็นยีนกลายพันธุ์แบบเดียวกับที่เราพบในแมลงสาบเยอรมัน”
จากการศึกษาแมลงสาบเยอรมัน บูธได้เรียนรู้ว่าความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงของพวกมันเกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในเซลล์ของระบบประสาท และกลไกเหล่านี้ถูกกำหนดโดยสภาพแวดล้อม
“มียีนตัวหนึ่งชื่อว่ายีน Rdl ยีนนี้พบในแมลงศัตรูพืชหลายชนิด และเกี่ยวข้องกับความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงที่เรียกว่าไดเอลดริน” บูธ ซึ่งทำงานอยู่ที่สถาบันวิทยาศาสตร์ชีวภาพฟราลินกล่าว “การกลายพันธุ์นี้มีอยู่ในแมลงสาบเยอรมันทุกตัว เป็นเรื่องน่าประหลาดใจที่เราไม่พบประชากรใดที่ไม่มีการกลายพันธุ์นี้”
ฟิโปรนิลและดีเอลดริน สารฆ่าแมลงสองชนิดที่แสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพในการกำจัดตัวเรือดในห้องทดลอง ทำงานโดยกลไกการออกฤทธิ์เดียวกัน ดังนั้นการกลายพันธุ์จึงทำให้แมลงชนิดนี้ดื้อต่อสารทั้งสองชนิดตามทฤษฎี บูธกล่าว ดีเอลดรินถูกห้ามใช้ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 แต่ฟิโปรนิลในปัจจุบันใช้สำหรับควบคุมหมัดเฉพาะที่ในแมวและสุนัขเท่านั้น ไม่ได้ใช้สำหรับกำจัดตัวเรือด
บูธตั้งข้อสงสัยว่าเจ้าของสัตว์เลี้ยงจำนวนมากที่ใช้ยาฆ่าแมลงแบบทาที่มีส่วนประกอบของฟิโปรนิล มักจะปล่อยให้แมวและสุนัขของพวกเขานอนด้วยกัน ซึ่งจะทำให้ที่นอนสัมผัสกับสารตกค้างของฟิโปรนิล หากมีการนำตัวเรือดเข้ามาในสภาพแวดล้อมเช่นนั้น พวกมันอาจได้รับสารฟิโปรนิลโดยไม่ตั้งใจ และจากนั้นการกลายพันธุ์ก็อาจเกิดขึ้นในประชากรตัวเรือดได้
บูธกล่าวว่า “เราไม่ทราบว่าการกลายพันธุ์นี้เป็นสิ่งใหม่หรือไม่ เกิดขึ้นหลังจากนี้หรือไม่ เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้หรือไม่ หรือว่ามีอยู่ในประชากรมาตั้งแต่ 100 ปีที่แล้ว”
ขั้นตอนต่อไปคือการขยายขอบเขตการค้นหาและมองหาการกลายพันธุ์เหล่านี้ในส่วนต่างๆ ของโลก โดยเฉพาะในยุโรป และในช่วงเวลาต่างๆ จากตัวอย่างในพิพิธภัณฑ์ เนื่องจากตัวเรือดมีอยู่มานานกว่าล้านปีแล้ว
ในเดือนพฤศจิกายนปี 2024 ห้องทดลองของบูธประสบความสำเร็จในการถอดรหัสจีโนมทั้งหมดของตัวเรือดธรรมดาเป็นครั้งแรก
บูธตั้งข้อสังเกตว่า ปัญหาของดีเอ็นเอจากพิพิธภัณฑ์คือมันแตกตัวเป็นชิ้นเล็กๆ อย่างรวดเร็ว แต่ในปัจจุบันนักวิจัยมีแม่แบบในระดับโครโมโซมแล้ว พวกเขาสามารถนำชิ้นส่วนเหล่านั้นมาเรียงใหม่เป็นโครโมโซม เพื่อสร้างยีนและจีโนมขึ้นมาใหม่ได้
บูธกล่าวว่าห้องปฏิบัติการของเขาร่วมมือกับบริษัทกำจัดแมลง ดังนั้นงานด้านการจัดลำดับพันธุกรรมของพวกเขาจะช่วยให้พวกเขาเข้าใจได้ดีขึ้นว่าตัวเรือดพบได้ที่ใดทั่วโลก และจะช่วยกำจัดพวกมันได้อย่างไร
เมื่อบูลล็อคได้พัฒนาทักษะด้านโมเลกุลของเธอจนเชี่ยวชาญแล้ว เธอก็กำลังตั้งตารอที่จะสานต่อการวิจัยเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของเมืองต่อไป
“ผมชอบวิวัฒนาการ ผมคิดว่ามันน่าสนใจมาก” บล็อกกล่าว “ผู้คนกำลังสร้างความผูกพันที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นกับสิ่งมีชีวิตในเมืองเหล่านี้ และผมคิดว่ามันง่ายกว่าที่จะทำให้ผู้คนสนใจตัวเรือด เพราะพวกเขาสามารถเข้าใจและเห็นคุณค่าของมันได้โดยตรง”