Расшифрованная ДНК мухи цеце спасёт множество жизней

Беременная муха цеце

Беременная муха цеце
(фото Geoffrey M. Attardo).

Муха цеце питается только кровью животных и человека, а также может переносить паразитов, вызывающих сонную болезнь

Муха цеце питается только кровью животных и человека, а также может переносить паразитов, вызывающих сонную болезнь
(фото Geoffrey M. Attardo).

Насекомое заражает людей и скот к югу от Сахары

Насекомое заражает людей и скот к югу от Сахары
(фото Nigel Cattlin, Visuals Unlimited).

Беременная муха цеце
Муха цеце питается только кровью животных и человека, а также может переносить паразитов, вызывающих сонную болезнь
Насекомое заражает людей и скот к югу от Сахары
Международный коллектив учёных расшифровал геном опасной хищной мухи цеце, питающейся кровью и переносящей вызывающих сонную болезнь паразитов. В результате исследователям удалось выявить опасные для человека и животных адаптации, объяснений которым ранее найдено не было.

Международная группа учёных расшифровала геном мухи цеце (Glossina morsitans). Используя полученные данные, исследователи выявили генетические адаптации, которые позволяют насекомому иметь такую уникальную биологию и передавать болезнь человеку и животным.

Муха цеце распространяет паразитарные заболевания, в том числе африканский трипаносомоз, известный также как сонная болезнь. К югу от Сахары почти 70 миллионов человек в настоящее время живут под угрозой смертельной инфекции. Без медицинского вмешательства сонная болезнь приводит к летальному исходу, но и большинство методов терапии имеют серьёзные побочные эффекты: например, часто для лечения используется мышьяк – в дозах, достаточных, чтобы убить паразита, но не настолько высоких, чтобы убить пациента.

Изучение генетического материала опасного насекомого поможет учёным научиться корректировать рост популяции цеце и бороться с распространением заболеваний.

Беременная муха цеце
(фото Geoffrey M. Attardo).

Болезнь распространяется среди жителей Чёрного континента, так как, по сути, в ходе эволюции организм мух разработал уникальные биологические методы передачи паразитов. Насекомые способны распознать хозяев паразита по запаху.

"Мухи цеце несут смертельную болезнь и существенно подрывают ресурсы страны, которая меньше всего может себе это позволить. Так что фермерам чаще приходится разводить менее производительных, но более устойчивых к трипаносомозам животных, – рассказывает доктор Мэтью Берримен (Matthew Berriman) из института Сенгера. – Наше исследование ускорит разработки, направленные на эксплуатацию необычной биологии мухи цеце. Мы должны понять её и выявить слабые места, а затем использовать их для регулирования популяций насекомого в тех регионах, где африканский трипаносомоз человека является эндемическим".

Команда, состоящая из 146 учёных из 78 научно-исследовательских институтов 18 стран, проанализировала геном мухи цеце и секвенировала 12308 генов, контролирующих активность белков. Исследовательская работа длилась почти 10 лет, но все результаты будут опубликованы в открытом доступе, так как ранее это насекомое было практически не изучено.

Муха цеце питается только кровью животных и человека, а также может переносить паразитов, вызывающих сонную болезнь
(фото Geoffrey M. Attardo).

Муха цеце немного похожа на любимую биологами плодовую мушку-дрозофилу, но её геном в 2 раза длиннее. По сравнению с геномом человека, геном цеце составляет лишь одну десятую – в нём "всего" 366 миллионов пар оснований.

Как уже было сказано, в нём содержатся гены, определяющие необычную биологию мухи. Особенно нетрадиционна её репродуктивная биология: в отличие от большинства насекомых, откладывающих яйца, цеце рождает живое потомство, которое затем питается выделениями специальных желёз матери (так что, можно сказать, у мухи имеется своеобразный аналог грудного молока. Двенадцать генов как раз кодируют это необычное вскармливание.

Исследователи обнаружили белки, ответственные за поведенческие реакции, семейство генов, связанных с работой слюнных желез мухи, и ген rh5, регулирующий работу фоторецепторов насекомого (и объясняющий тягу мухи к синему и чёрному цветам). Такие знания можно использовать для создания ловушек, которые помогут уменьшить популяцию цеце и задержать распространение болезней.

Что удивительно, в геноме мухи полностью отсутствуют гены, отвечающие за обработку сахаров – всё указывает на то, что взрослая особь способна употреблять в пищу исключительно кровь других животных.

Насекомое заражает людей и скот к югу от Сахары
(фото Nigel Cattlin, Visuals Unlimited).

"Сонная болезнь поражает тысячи людей в африканских странах, расположенных южнее Сахары. Отсутствие карты генома мухи цеце было серьёзным препятствием для выявления уязвимостей в организме насекомого, – говорит доктор Серап Аксой (Serap Aksoy) из Йельского университета. – Над решением этой разрушительной проблемы распространения сонной болезни трудились исследователи из многих стран Африки, Европы, Северной Америки и Азии. Возможно, с помощью полученной информации можно будет разработать новые инструменты, которые помогут снизить численность или даже ликвидировать популяцию мухи цеце".

Аксой уверена, что, зная гены, ответственные за обоняние, вкусовые ощущения и зрительное восприятие мухи цеце, можно будет создать усовершенствованные ловушки и репелленты. На основе белков, найденных в кишечнике и слюнных железах цеце, будут производиться антитела, которые затем станут основой для вакцины. Она помешает мухам успешно переваривать высосанную у домашних животных кровь, а без достаточной энергии и питания насекомые не смогут активно размножаться.

Подробности исследования были опубликованы в журнале Science.

Также по теме:
Энтомологи открыли у мух необычную связь между нейронами
Генетики заставили мух синтезировать не существующие в природе белки
Самая маленькая в мире муха обезглавливает муравьёв
Полоски защищают зебр от назойливых мух
Хищные мухи отложили личинки в голове у туристки
Бабушка Обамы намерена бороться с мухой цеце