En particular, la malaria transmitida por mosquitos mata a más de 600.000 personas al año. Desde la Segunda Guerra Mundial, la gente ha luchado contra la malaria con insecticidas, armas químicas diseñadas para matar a los mosquitos Anopheles infectados con los parásitos Plasmodium que causan la enfermedad.
Sin embargo, los mosquitos están desarrollando rápidamente contraestrategias que hacen que estos insecticidas sean ineficaces, lo que pone a millones de personas en mayor riesgo de sufrir una infección mortal. Mis colegas y yo hemos publicado una investigación recientemente que muestra cómo.
La resistencia a los insecticidas amenaza la salud pública
Como genetista evolutivo, estudio la selección natural, la base de la evolución adaptativa. Las variantes genéticas que mejor promueven la supervivencia pueden reemplazar versiones menos favorables, provocando cambios en las especies. Los mosquitos anofeles son frustrantemente expertos en la evolución.
A mediados de la década de 1990, la mayoría de los Anopheles africanos eran susceptibles a los piretroides, un tipo popular de insecticida originalmente derivado de los crisantemos. El control del Anopheles se basa en dos métodos basados en piretroides: mosquiteros tratados con insecticida para proteger a las personas que duermen y la fumigación interior de insecticidas residuales en las paredes de las casas. Estos dos métodos por sí solos probablemente previnieron más de 500 millones de casos de malaria entre 2000 y 2015.
Sin embargo, hoy en día los mosquitos desde Ghana hasta Malawi a menudo pueden sobrevivir a concentraciones de insecticida 10 veces superiores a la dosis previamente letal. Junto con los esfuerzos de control de Anopheles, la agricultura también expone inadvertidamente a los mosquitos a los piretroides y contribuye a la resistencia a los insecticidas.
En algunos lugares africanos, Anopheles ya está mostrando resistencia a las cuatro clases principales de insecticidas utilizados para controlar la malaria.
Los mosquitos anofeles se encuentran en todo el mundo. Jim Gathani/CDC Adaptación en mosquitos en América Latina
Los mosquitos Anopheles y Plasmodium, que causan la malaria, también se encuentran fuera de África, donde la resistencia a los insecticidas está menos estudiada.
En la mayor parte de América del Sur, el principal vector de la malaria es el Anopheles darlingi. Esta especie de mosquito ha evolucionado tanto a partir de sus vectores africanos que podría ser un género diferente, Nissorhinchus. Junto con colegas de ocho países, analicé más de 1.000 genomas de Anopheles darlingi para comprender su diversidad genética, incluidos los cambios recientes debidos a la actividad humana. Mis colaboradores recolectaron estos mosquitos en 16 lugares que van desde la costa atlántica de Brasil hasta el lado pacífico de los Andes en Colombia.
Descubrimos que, al igual que sus homólogos africanos, Anopheles darlingi muestra una diversidad genética extremadamente alta (más de 20 veces la de los humanos), lo que indica que existen poblaciones muy grandes de este insecto. Una especie con un acervo genético tan enorme está bien preparada para adaptarse a nuevos desafíos. Es más probable que se produzca la mutación correcta que le dé la ventaja que necesita cuando hay tantos individuos. Y cuando esa mutación comienza a propagarse, está protegida por los números porque no será eliminada si algunos mosquitos mueren accidentalmente.
Por el contrario, las águilas calvas de los Estados Unidos contiguos nunca lograron desarrollar resistencia al insecticida DDT y estuvieron al borde de la extinción. La evolución es más eficiente entre millones de insectos que entre miles de aves. Y, de hecho, hemos visto señales de evolución adaptativa en genes relacionados con la resistencia de Anopheles darlingi en las últimas décadas.
Los mosquitos evolucionan para desintoxicar venenos
Insecticidas como los piretroides y el DDT comparten el mismo objetivo molecular: canales en las células nerviosas que se pueden abrir y cerrar. Cuando está abierta, la célula nerviosa estimula otras células. Estos insecticidas obligan a los conductos a permanecer abiertos y estallan continuamente, provocando parálisis y muerte. Sin embargo, los insectos pueden desarrollar resistencia cambiando la forma del propio canal.
Exploraciones genéticas anteriores realizadas por otros investigadores no detectaron este tipo de resistencia en Anopheles Darlingi, ni tampoco la nuestra. En cambio, descubrimos que la resistencia se desarrolla de otra manera: un grupo de genes que codifican enzimas que descomponen compuestos tóxicos. La alta actividad de estas enzimas, llamadas P450, a menudo es la base de la resistencia a los insecticidas en otros mosquitos. El mismo conjunto de genes P450 ha cambiado de forma independiente al menos siete veces en América del Sur desde que comenzó el uso de insecticidas a mediados del siglo XX.
En la Guayana Francesa, un conjunto diferente de genes P450 muestra un patrón evolutivo similar, lo que refuerza un vínculo claro entre estas enzimas y la adaptación. Además, cuando expusimos mosquitos a piretroides en botellas selladas, las diferencias entre los genes P450 de mosquitos individuales se asociaron con el tiempo que permanecieron vivos.
Las campañas de insecticidas contra la malaria fueron sólo esporádicas en América del Sur y es posible que no hayan sido el principal impulsor de esta evolución. En cambio, es posible que los mosquitos estén expuestos indirectamente a los insecticidas agrícolas. Curiosamente, vimos los signos más fuertes de evolución en lugares donde predominaba la agricultura.
Los impulsores genéticos pueden ayudar a que una mutación que combate la malaria se propague más rápido entre una población de mosquitos de lo que lo haría por casualidad. Naidoo et al./Gene Therapi, CC BI-SA Hacia un control de vectores más sofisticado
A pesar de las nuevas vacunas y otros avances recientes en la lucha contra la malaria, el control de los mosquitos sigue siendo esencial para reducir la enfermedad.
Algunos países están lanzando ensayos de impulso genético para controlar la malaria, lo que implica forzar la modificación genética en las poblaciones de mosquitos para reducir su número o su tolerancia al Plasmodium. Estas perspectivas son apasionantes, aunque la despiadada adaptabilidad de los mosquitos podría ser un obstáculo.
Otros y yo estamos revisando métodos para realizar pruebas eficaces de resistencia a los insecticidas. La secuenciación de todo el genoma sigue siendo importante para descubrir respuestas evolutivas nuevas o inesperadas. El riesgo de adaptación es mayor bajo una presión de selección fuerte y constante, por lo que la minimización, el reemplazo y el aturdimiento de los pesticidas pueden ayudar a suprimir la resistencia.
El éxito en la lucha contra la creciente resistencia requerirá un esfuerzo coordinado para monitorear y responder en consecuencia. A diferencia de la evolución, los humanos pueden pensar en el futuro.
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