Eftir síðari heimsstyrjöldina herjuðu veggjalúsar um allan heim en á sjötta áratug síðustu aldar var þeim nánast alveg útrýmt með skordýraeitrinu díklórdífenýltríklóretani (DDT). Þetta efni var síðar bannað. Síðan þá hefur þetta borgarplága komið aftur um allan heim og þróað með sér ónæmi gegn mörgum skordýraeitri sem notuð eru til að halda þeim í skefjum.
Rannsókn sem birt var í Journal of Medical Entomology lýsir því hvernig rannsóknarteymi frá Virginia Tech, undir forystu skordýrafræðingsins Warren Booth, uppgötvaði stökkbreytingu í genum sem getur leitt til ónæmis gegn skordýraeitri.
Þessar niðurstöður voru afrakstur rannsóknar sem Booth hannaði fyrir framhaldsnemann Camille Block til að þróa færni hennar í sameindarannsóknum.
„Þetta var eingöngu fiskveiðileiðangur,“ sagði Booth, dósent í skordýrafræði þéttbýlis við Joseph R. og Mary W. Wilson háskólann í landbúnaði og lífvísindum.
Booth, meindýraeyðir í þéttbýli, vissi nú þegar um stökkbreytingu í genum í taugafrumum þýskra kakkalakka og hvítflugna sem olli ónæmi gegn skordýraeitri. Booth lagði til að Brooke greindi eitt sýni af rúmflugum úr hverjum af þeim 134 mismunandi stofnum sem norður-amerískt meindýraeyðingarfyrirtæki safnaði á árunum 2008 til 2022 til að ákvarða hvort þær báru sömu frumubreytinguna. Niðurstöðurnar sýndu að tvær rúmflugur úr tveimur mismunandi stofnum báru stökkbreytinguna.
„Þessi (uppgötvun) byggðist í raun á síðustu 24 sýnum mínum,“ sagði Block, sem stundar nám í skordýrafræði og er meðlimur í Invasive Species Collaboration. „Ég hef aldrei stundað sameindalíffræði áður, svo það er mikilvægt fyrir mig að læra þessa færni.“
Þar sem stofnar veggjalúsa eru erfðafræðilega mjög einsleitir, aðallega vegna innræktunar, er eitt sýni úr hverjum stofni venjulega nóg til að tákna allan hópinn. Til að staðfesta að Brock hefði í raun uppgötvað stökkbreytinguna prófaði Booth þó öll sýnin úr þessum tveimur stofnum sem fundust.
„Þegar við endurprófuðum nokkra einstaklinga í báðum þýðum komumst við að því að þeir báru allir þessa stökkbreytingu,“ sagði Booth. „Þannig að þeir urðu að bera þessar stökkbreytingar og þessar stökkbreytingar eru þær sömu og við fundum í þýskum kakkalökkum.“
Í gegnum rannsóknir sínar á þýskum kakkalökkum komst Booth að því að ónæmi þeirra gegn skordýraeitri stafaði af stökkbreytingum í genum í frumum taugakerfis þeirra og að þessir ferlar væru háðir umhverfinu.
„Það er til gen sem kallast Rdl-genið. Það hefur fundist í mörgum öðrum meindýrategundum og tengist ónæmi gegn skordýraeitrinu dieldrini,“ sagði Booth, rannsakandi við Fralin-lífvísindastofnunina. „Þessi stökkbreyting er til staðar í öllum þýskum kakkalökkum. Það kemur á óvart að við höfum ekki fundið einn einasta stofn sem ber ekki þessa stökkbreytingu.“
Samkvæmt Booth hafa fipronil og dieldrin — bæði skordýraeitur sem hafa reynst áhrifarík gegn rúmflugum í rannsóknarstofu — sama verkunarhátt, svo fræðilega séð gæti þessi stökkbreyting leitt til þróunar ónæmis gegn báðum lyfjunum. Dieldrin hefur verið bannað síðan á tíunda áratugnum, en fipronil er enn notað til staðbundinnar flóameðferðar á hundum og köttum, ekki til að stjórna rúmflugum.
Booth grunar að margir gæludýraeigendur sem nota fipronil dropa til að meðhöndla gæludýr sín leyfi köttum og hundum sínum að sofa með þeim og þannig verða rúmfötin útsett fyrir fipronil leifum. Ef rúmflugur komast inn í slíkt umhverfi geta þær óvart komist í snertingu við fipronil og orðið viðkvæmar fyrir útbreiðslu þessa afbrigðis innan stofnsins.
„Við vitum ekki hvort þessi stökkbreyting er ný, hvort hún kom fram síðar, á því tímabili, eða hvort hún var þegar til staðar í þýðinu fyrir 100 árum,“ sagði Booth.
Næsta skref verður að víkka út leitina til að greina þessar stökkbreytingar um allan heim, sérstaklega í Evrópu, og í safngripum frá mismunandi tímabilum, þar sem rúmflugur hafa verið til í yfir milljón ár.
Í nóvember 2024 varð Booth Labs fyrsta rannsóknarstofan til að raðgreina allt erfðamengi rúmflugunnar.
„Þetta er í fyrsta skipti sem erfðamengi þessa skordýrs hefur verið raðgreint,“ sagði Booth. „Nú þegar við höfum erfðamengisröðina getum við rannsakað þessi safnsýni.“
Booth bendir á að vandamálið með DNA úr safni sé að það brotnar mjög hratt niður í litla búta, en vísindamenn hafa nú sniðmát á litningastigi sem gera þeim kleift að draga þessi brot út og samræma þau við þessa litninga til að endurgera gen og erfðamengi.
Booth bendir á að rannsóknarstofa hans vinni með meindýraeyðingarfyrirtækjum, þannig að erfðagreiningarvinna þeirra gæti hjálpað þeim að skilja betur útbreiðslu rúmflugna um allan heim og leiðir til að útrýma þeim.
Nú þegar Brock hefur skerpt á færni sinni í sameindalíffræði er hún spennt að halda áfram rannsóknum sínum á þróun þéttbýlis.
„Ég elska þróunarkenninguna. Mér finnst hún mjög áhugaverð,“ sagði Block. „Fólk finnur mikla tengingu við þessar borgartegundir og ég held að það sé auðveldara að vekja áhuga fólks á rúmflugum því það hefur líklega rekist á þær af eigin raun.“
Lindsay Myers er nýdoktor í skordýrafræði og annar meðlimur í rannsóknarhópi Booth við Virginia Tech.
Virginia Tech, sem alþjóðlegur, opinberlega fjármagnaður háskóli, sýnir fram á áhrif sín með því að efla sjálfbæra þróun í samfélögum okkar, í Virginíu og um allan heim.
Birtingartími: 12. des. 2025