В Европу через Сибирь

Interfax-Russia.ru — Томские ученые выяснили, что малярийные комары попали в Европу из Северной Америки через Сибирь.

Фото пресс-службы ТГУ

Специалисты Томского госуниверситета (ТГУ) установили путь распространения из Америки и Евразии малярийных комаров группы Maculipennis, по вине которых до сих пор ежегодно гибнут сотни тысяч человек.

В рамках исследования ученые изучили геномы 13 видов малярийных комаров, в том числе 11 евразийских и двух неарктических из Северной Америки. При этом, как отмечает пресс-служба ТГУ, впервые был секвенирован геном самого северного вида малярийных комаров — Anopheles beklemishevi, открытого и описанного в Томске в 1976 году.

"Мы выделили 1271 ген, которые присутствуют в одной копии у всех 13 видов, произошли от общего предка и передавались вертикально в процессе эволюции. 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 Аnopheles beklemishevi", — цитирует пресс-служба вуза профессора Биологического института (БИ) ТГУ и Политехнического университета Вирджинии Игоря Шарахова.

По словам ученого, именно от него и произошли все евразийские виды комаров.

"Аnopheles beklemishevi является предковым видом для всех евразийских видов. Это подтвердилось в данной работе и при помощи анализа филогенетических древ, построенных на основе хромосомных перестроек. Возможно, именно An. beklemishevi или его предок мигрировал из Америки в Евразию", — сказал Шарахов.

В результате более позднего видообразования, как отметил генетик, возникли южные виды Аnopheles sacharovi (злостный переносчик малярии) и Аnopheles martinius, а затем в Европе появились сестринские виды (Аnopheles atroparus и Аnopheles labranchiae) и самые молодые (Anopheles maculipennis, Anopheles messeae и Anopheles daciae). Два последних — широко распространены в Евразии и обладают высоким уровнем хромосомного полиморфизма, благодаря которому могут занимать огромные территории и с легкостью адаптируются к разным условиям.

Изначально ученые считали, что An. Beklemishevi попал в Европу из Северной Америки либо через Гренландию, когда десятки миллионов лет назад она была связана с Европой, либо вместе с теплокровными животными через Берингов перешеек (сейчас — Берингов пролив), превращавшийся несколько раз в истории планеты в участок суши, соединявший Чукотку с Аляской. Однако, как показал геномный анализ, An. beklemishevi и остальные евразийские виды разделились примерно 20 млн лет назад — в то время, когда существовал Берингов мост. Соответственно, гипотеза о миграции вида через Гренландию и Европу, которые были связаны не позднее 50 млн лет назад, оказалась несостоятельной.

Как полагают специалисты, после миграции малярийных комаров через Берингов мост массовые оледенения "отодвинули" их на другие территории, в частности, Европу, где насекомые смогли распространиться и закрепиться. Именно там, вероятно, и произошло видообразование всех евразийских малярийных комаров и последующее расселение новых видов по территории Евразии.

По данным ученых, 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 приобретенная способность впадать в зимнюю спячку. Так, перед зимой оплодотворенные 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 отправляются на поиски "жертв", напитываются их кровью, а затем откладывают яйца, из которых появляются особи обоего пола.

"У комаров встречается и неполная диапауза, но она характерна для южных и европейских видов. Полная диапауза типична для двух ветвей, которые появились на разных этапах времени — An. beklemishevi отделился от других видов примерно 20 млн лет назад, а An. maculipennis, An. messeae и An. daciae выработали полную диапаузу независимо от An. beklemishevi. Возникли эти виды на временном отрезке от 8 млн до 2 млн лет назад", — сказал Игорь Шарахов.

Дальнейшие исследования в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), помогут получить данные о связи между хромосомными перестройками и устойчивостью малярийных комаров в Сибири к разным видам стресса. Так, уже известно, что у малярийных комаров, живущих в саванне (в Африке), есть хромосомная перестройка 2La, которая обеспечивает им устойчивость в засухе, а у их сородичей, обитающих во влажном лесу, этой перестройки нет, хотя они принадлежат к тому же виду. В ТГУ отмечают, что у малярийных комаров, живущих в Сибири, связь между хромосомными перестройками и способностями к адаптации на геномном уровне исследуется впервые.

"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", — пояснил Шарахов.

Как отмечают в пресс-службе вуза, комары переносят не только малярию, но и дирофиляриоз, который в Томске уже фиксировался у людей и животных. Ранее ученые ТГУ провели масштабные исследования и выявили в Томской области второй в Сибири очаг легочного дирофиляриоза в России (первый был обнаружен на Алтае).

"В Томской области обнаружен очаг легочной дирофилярии D. immitis радиусом около 40 км (данные на 2022 год — ИФ), с центром в Колпашевском районе и тенденцией к нарастанию присутствия паразита. Для Западной Сибири это всего второй очаг, первый известен свыше 30 лет, он находится в окрестностях Барнаула", — сообщили в пресс-службе ТГУ.

Как полагает старший научный сотрудник лаборатории экологии, генетики и охраны окружающей среды ТГУ Владимир Бурлак, паразит на территорию региона, возможно, был завезен в организме служебных собак.

"Благодаря обширной зараженности популяций комаров, а также заболоченности региона и связанной с ней высокой влажности климата в окрестностях Колпашевской агломерации, такое сочетание факторов создает вполне реальную угрозу заражения человека легочным дирофиляриозом", — сказал ученый.

Дирофиляриоз — заболевание, вызываемое паразитированием нематод рода Dirofilaria. Медицинское значение имеют два вида: D. repens — подкожная форма, которая чаще встречается в Сибири. Второй возбудитель — D. immitis более опасен, он вызывает легочную форму болезни, может поселяться в сердце, легких, иногда попадает в мозг. Смертельно опасен для животных, у человека летальные исходы тоже возможны, но происходят гораздо реже. В целом, на территории РФ это заболевание встречается довольно редко (менее 0,3% от выявленных случаев дирофиляриоза). В основном, D. immitis распространен и доминирует на юге.

По данным ВОЗ, которые приводит пресс-служба ТГУ, малярией во всем мире ежегодно заболевает около 247 млн человек. В 2021 году от малярии умерло 619 тыс. человек, основная часть погибших — жители африканского региона. В России фиксируются только случаи завозной малярии. По данным Роспотребнадзора, в 2021 году в РФ малярия была диагностирована у 94 пациентов, прибывших из-за рубежа. Пятеро из них скончались.