Томские ученые выяснили, что малярийные комары попали в Европу из Сибири
Ученые Томского государственного университета исследуют эволюцию малярийных комаров, их способность переносить опасные инфекции и адаптироваться к новым условиям для расширения ареала. В рамках международного проекта генетики «прочитали» геномы 13 видов комаров группы Maculipennis из Америки и Евразии. Они выяснили, что распространение насекомых, по вине которых ежегодно гибнут сотни тысяч людей, происходило из Северной Америки через Сибирь в Европу.
У малярийных комаров, обитающих в Сибири, связь между хромосомными перестройками и способностями к адаптации на геномном уровне исследуется впервые. Результаты исследований опубликованы в журнале BMC Biology.
«Реконструкция эволюции малярийных комаров важна не только с фундаментальной точки зрения, но имеет и очень важное практическое значение, — говорит основной исполнитель проекта РНФ, профессор Биологического института ТГУ и Политехнического университета Вирджинии Игорь Шарахов. — Если мы выясним последовательность происхождения видов комаров, то поймем, как менялись геномы, и как происходило приспособление к новым условиям, мы также сможем определять происхождение способности комаров переносить возбудителей опасных инфекций и адаптироваться к новым патогенам».
Генетики изучили геномы 13 видов малярийных комаров, из них 11 палеарктических (евразийских) и два неарктических из Северной Америки. В том числе был секвенирован геном самого северного вида малярийных комаров — Anopheles beklemishevi, открытого и описанного в Томске в 1976 году профессором кафедры генетики и клеточной биологии БИ ТГУ Владимиром Стегнием (совместно с В.М. Кабановой) и названного в честь выдающегося русского биолога Владимира Николаевича Беклемишева.
«Мы выделили 1271 ген, которые присутствуют в одной копии у всех 13 видов, произошли от общего предка и передавались вертикально в процессе эволюции, — объясняет Игорь Шарахов. — На основе этой информации было построено филогенетическое (эволюционное) древо. В его корнях, как мы и ожидали, оказались два североамериканских вида, которые являются предковыми для остальных 11 видов. Следующим за ними идет An. beklemishevi».
Аnopheles beklemishevi является предковым видом для всех евразийских видов. В результате более позднего видообразования возникли южные виды Аnopheles sacharovi (злостный переносчик малярии) и Аnopheles martinius. Потом в Европе появились сестринские виды — Аnopheles atroparus и Аnopheles labranchiae. Самыми молодыми оказались Anopheles maculipennis, Anopheles messeae и Anopheles daciae.
Геномный анализ помог ученым в датировании процессов видообразования. Используя калибровки времени из других работ, удалось установить, что An. beklemishevi и остальные евразийские виды разделились примерно 20 миллионов лет назад.
Исходя из полученных данных, ученые ТГУ предполагают, что после миграции малярийных комаров через Берингов мост массовые оледенения «отодвинули» малярийных комаров на другие территории, в частности, Европу, где комары смогли распространиться и закрепиться. Именно там, вероятно, произошло видообразование всех евразийских малярийных комаров и последующее расселение новых видов по территории Евразии.
Чтобы обосноваться в зонах с суровым климатом, например, на территории современной Сибири, малярийным комарам пришлось «включать» сложные адаптационные механизмы. Одним из них является полная диапауза, характерная для северных видов — это приобретённая способность впадать в зимнюю спячку. Перед зимой оплодотворённые самки в последний раз напиваются крови, но не расходуют ее на развитие яиц, а перерабатывают в жир. Все самцы при этом погибают. Весной после пробуждения самки летят, питаются кровью и откладывают яйца, впоследствии происходит появление особей обоего пола.По данным ВОЗ малярией во всем мире ежегодно заболевает около 247 миллионов человек. В 2021 году от малярии, по расчетам ВОЗ, умерло 619 000 человек, преимущественно в африканском регионе. В 2021 году там произошло 95% всех случаев заболевания малярией и 96% случаев смерти от нее. Примерно 80% всех случаев смерти от малярии в регионе пришлось на детей в возрасте до пяти лет. В России фиксируются только случаи завозной малярии. По данным Роспотребнадзора, в 2021 году в РФ малярия была диагностирована у 94 пациентов, 5 человек скончались.
Исследования генетиков важны для понимания эволюции эпидемиологически важных признаков у комаров, в том числе их способности к переносу возбудителей опасных заболеваний. Среди них не только малярия, но и дирофиляриоз, который в Томске уже фиксировался у людей и животных. Ранее ученые ТГУ в рамках другого проекта РНФ провели масштабные исследования и выявили второй очаг лёгочного дирофиляриоза в России.