Po II wojnie światowej pluskwy spustoszyły świat, ale w latach 50. XX wieku zostały niemal całkowicie wytępione za pomocą insektycydu dichlorodifenylotrichloroetanu (DDT). Substancja ta została później zakazana. Od tego czasu ten miejski szkodnik powrócił na całym świecie i uodpornił się na wiele insektycydów stosowanych do jego zwalczania.
Badanie opublikowane w czasopiśmie Journal of Medical Entomology opisuje szczegółowo, w jaki sposób zespół badawczy z Virginia Tech pod kierownictwem entomologa miejskiego Warrena Bootha odkrył mutację genu, która może prowadzić do oporności na pestycydy.
Wyniki te były efektem badania, które Booth zaprojektował dla studentki Camille Block, aby rozwinąć jej umiejętności w zakresie badań molekularnych.
„To była typowa wyprawa wędkarska” – powiedział Booth, adiunkt entomologii miejskiej w Joseph R. and Mary W. Wilson College of Agriculture and Life Sciences.
Booth, specjalista od szkodników miejskich, wiedział już o mutacji genu w komórkach nerwowych karaczanów prusaków i mączlików, która zapewnia odporność na pestycydy. Booth zasugerował Brooke przeanalizowanie jednej próbki pluskiew z każdej ze 134 różnych populacji zebranych przez północnoamerykańską firmę zajmującą się zwalczaniem szkodników w latach 2008–2022 w celu ustalenia, czy są one nosicielami tej samej mutacji komórkowej. Wyniki wykazały, że dwie pluskwy z dwóch różnych populacji były nosicielami tej mutacji.
„To (odkrycie) zostało dokonane na podstawie moich ostatnich 24 okazów” – powiedział Block, który studiuje entomologię i jest członkiem Invasive Species Collaboration. „Nigdy wcześniej nie zajmowałem się biologią molekularną, więc nauka tych umiejętności jest dla mnie kluczowa”.
Ponieważ populacje pluskiew są genetycznie bardzo jednorodne, głównie ze względu na chów wsobny, jedna próbka z każdej populacji zazwyczaj wystarcza do reprezentatywnego odtworzenia całej grupy. Aby jednak zweryfikować, czy Brock rzeczywiście odkrył mutację, Booth przetestował wszystkie próbki z obu zidentyfikowanych populacji.
„Kiedy ponownie przebadaliśmy kilka osobników z obu populacji, odkryliśmy, że wszystkie były nosicielami tej mutacji” – powiedział Booth. „W ten sposób stały się nosicielami tych mutacji, a te mutacje są takie same, jakie znaleźliśmy u karaluchów prusaków”.
Dzięki badaniom nad karaluchami prusakami Booth dowiedział się, że ich odporność na pestycydy wynika z mutacji genetycznych w komórkach ich układu nerwowego i że mechanizmy te zależą od środowiska.
„Istnieje gen o nazwie Rdl. Został on odkryty u wielu innych gatunków szkodników i jest powiązany z odpornością na insektycyd dieldrynę” – powiedział Booth, badacz z Instytutu Nauk o Życiu im. Fralina. „Ta mutacja występuje u wszystkich karaczanów prusaków. Co zaskakujące, nie znaleźliśmy ani jednej populacji, która nie byłaby nosicielką tej mutacji”.
Według Bootha, fipronil i dieldryna – oba insektycydy, których skuteczność w zwalczaniu pluskiew została udowodniona w badaniach laboratoryjnych – mają ten sam mechanizm działania, więc teoretycznie mutacja ta może prowadzić do rozwoju oporności na oba leki. Dieldryna jest zakazana od lat 90. XX wieku, ale fipronil jest nadal stosowany do miejscowego leczenia pcheł u psów i kotów, a nie do zwalczania pluskiew.
Booth podejrzewa, że wielu właścicieli zwierząt domowych, którzy stosują krople z fipronilem w leczeniu swoich pupili, pozwala swoim kotom i psom spać z nimi, narażając ich pościel na działanie pozostałości fipronilu. Jeśli pluskwy dostaną się do takiego środowiska, mogą nieumyślnie zetknąć się z fipronilem i stać się podatne na rozprzestrzenianie się tego wariantu w populacji.
„Nie wiemy, czy ta mutacja jest nowa, czy pojawiła się później, w tamtym okresie, czy też była obecna w populacji już 100 lat temu” – powiedział Booth.
Kolejnym krokiem będzie rozszerzenie poszukiwań w celu wykrycia tych mutacji na cały świat, szczególnie w Europie oraz w eksponatach muzealnych z różnych okresów, ponieważ pluskwy występują na świecie od ponad miliona lat.
W listopadzie 2024 r. Booth Labs zostało pierwszym laboratorium, któremu udało się zsekwencjonować cały genom pospolitej pluskwy domowej.
„To pierwszy raz, kiedy genom tego owada został zsekwencjonowany” – powiedział Booth. „Teraz, gdy mamy już sekwencję genomu, możemy badać te muzealne okazy”.
Booth zauważa, że problemem z muzealnym DNA jest to, że bardzo szybko rozpada się na małe fragmenty, ale naukowcy dysponują teraz szablonami na poziomie chromosomów, które pozwalają im wyodrębnić te fragmenty i dopasować je do chromosomów, aby zrekonstruować geny i genomy.
Booth zauważa, że jego laboratorium współpracuje z firmami zajmującymi się zwalczaniem szkodników, więc praca nad sekwencjonowaniem genów może pomóc im lepiej zrozumieć globalny sposób rozprzestrzeniania się pluskiew i sposoby ich zwalczania.
Teraz, gdy Brock rozwinęła swoje umiejętności w dziedzinie biologii molekularnej, z niecierpliwością oczekuje kontynuacji badań nad ewolucją miejską.
„Uwielbiam ewolucję. Uważam ją za bardzo interesującą” – powiedział Block. „Ludzie czują silną więź z tymi gatunkami miejskimi i myślę, że łatwiej jest zainteresować ludzi pluskwami, ponieważ prawdopodobnie zetknęli się z nimi osobiście”.
Lindsay Myers jest pracownikiem naukowym na stanowisku podoktorskim w Katedrze Entomologii i kolejnym członkiem grupy badawczej Bootha w Virginia Tech.
Virginia Tech, jako globalny uniwersytet finansowany ze środków publicznych, wywiera wpływ poprzez promowanie zrównoważonego rozwoju w naszych społecznościach, w Wirginii i na całym świecie.
Czas publikacji: 12 grudnia 2025 r.