Конец мучениям? Расшифрован геном постельного клопа

Расшифровка генома постельного клопа Cimex lectularius поможет найти средство борьбы с паразитами
(фотография Alvaro Romero).

Совсем недавно энтомологи обнаружили, что большинство химических препаратов для уничтожения постельных клопов со временем теряют свою эффективность. Насекомые приспосабливаются и вырабатывают устойчивость к большинству ядов, а вопрос о спасении от паразитов остаётся открытым.

Однако в ходе нового исследования учёные составили полную генетическую карту постельного клопа (Cimex lectularius), и теперь расстановка сил в борьбе с вредителем явно изменится.

Для расшифровки генома постельного клопа объединились представители 36 научных учреждений. Они собрали образцы ДНК и РНК живых клопов, а также экземпляров, хранящихся в энтомологических коллекциях. Самые старые использованные образцы датировались 1973 годом. РНК собирали как от самцов, так и от самок, учитывая все стадии развития насекомого (яйца и личинки разных возрастов и взрослые особи) и состояние до и после питания кровью.

К удивлению учёных, геном клопа оказался на 25% короче, чем ожидалось. В нём выявили сразу 58 копий генов, кодирующих ферменты класса P450. Они достаточно редко встречаются у других насекомых, но для клопа незаменимы: они помогают паразиту справляться с популярным инсектицидом дельтаметрином.

Кроме того, у клопов были выявлены мутации в генах, кодирующих натриевые каналы нервной системы, на которые воздействуют многие инсектициды. Также учёные насчитали у них 30 генов, отвечающих за синтез карбоксилэстераз – ферментов, которые расщепляют яды-инсектициды как в гемолимфе (аналоге крови у животных с замкнутой системой кровообращения) насекомого, так и в его кишечнике. Половина этих генов сгруппирована на одном участке генома, что указывает на многократное удвоение гена-предка.

По сравнению с другими кровососущими насекомыми, у постельных клопов оказалось рекордно мало генов, отвечающих за хеморецепцию. Вероятно, это объясняется тем, что клопам, которые пьют кровь только у людей, просто нет смысла уметь различать запахи других животных.

Помимо прочего, у клопов нашли гены, указывающие на тесный симбиоз с бактерией вольбахией (Wolbachia) – она помогает им синтезировать витамин B, отсутствующий в человеческой крови.

Учёным удалось также выявить гены, связанные с особенностями сексуальной жизни клопов: у них наблюдается так называемое травматическое оплодотворение. Самец прокалывает своими гениталиями брюшко самки и вводит сперму прямо ей в гемолимфу. Чтобы снизить повреждения при этом процессе, клопы обзавелись большим количеством генов, кодирующих белок резилин, отвечающий за эластичность стенок тела.

Также обнаружились гены, которые "включаются" только после того, как клоп в первый раз пьёт кровь. И самое главное, что некоторые из них связаны с устойчивостью организма клопа к инсектицидам и способностью к детоксикации. А это значит, что с клопами можно эффективно бороться ещё на стадии нимфы (личинки), до того как они начинают сосать кровь.

Учёные уверены, что результаты работы не только сделают борьбу с паразитами более эффективной, но и пригодятся при создании новых антибиотиков для борьбы с патогенными бактериями – возбудителями опасных заболеваний, которые переносятся постельными клопами.

Научные статьи по итогам исследований были опубликованы в изданиях Nature Communications и Journal of Medical Entomology.

Сегодня