Perjuangan menentang penyakit berjangkit adalah seperti perlumbaan menentang evolusi. Bakteria membentuk daya tahan terhadap antibiotik, dan virus sentiasa berkembang untuk merebak dengan lebih pantas. Penyakit bawaan serangga mewakili satu lagi medan pertempuran evolusi: serangga itu sendiri sedang membentuk daya tahan terhadap racun yang digunakan manusia untuk membunuhnya.
Khususnya, malaria yang dibawa oleh nyamuk membunuh lebih 600,000 orang setiap tahun. Sejak Perang Dunia II,racun serangga—senjata kimia yang direka untuk membunuh nyamuk Anopheles yang dijangkiti parasit malaria—telah digunakan untuk memerangi malaria.
Walau bagaimanapun, nyamuk dengan cepat membangunkan strategi untuk menyebabkan perkara iniracun serangga tidak berkesan, mendedahkan berjuta-juta orang kepada peningkatan risiko jangkitan maut. Kajian saya yang diterbitkan baru-baru ini, yang dijalankan bersama rakan sekerja, menjelaskan sebabnya.
Sebagai ahli genetik evolusi, saya mengkaji pemilihan semula jadi—asas evolusi adaptif. Variasi genetik yang paling bermanfaat untuk kemandirian menggantikan variasi yang merugikan, yang membawa kepada perubahan spesies. Keupayaan evolusi nyamuk Anopheles benar-benar menakjubkan.
Pada pertengahan 1990-an, kebanyakan nyamuk Anopheles di Afrika mudah terdedah kepada racun serangga piretroid, yang asalnya berasal daripada kekwa. Kawalan nyamuk bergantung terutamanya pada dua kaedah berasaskan piretroid: kelambu yang dirawat dengan racun serangga untuk melindungi nyamuk yang sedang tidur dan semburan racun serangga sisa pada dinding bangunan. Kedua-dua kaedah ini sahaja berkemungkinan telah mencegah lebih 500 juta kes malaria antara tahun 2000 dan 2015.
Walau bagaimanapun, nyamuk dari Ghana hingga Malawi kini kerap mengalami kerintangan terhadap racun perosak pada kepekatan 10 kali ganda lebih tinggi daripada dos yang sebelum ini membawa maut. Selain langkah-langkah untuk mengawal nyamuk Anopheles, aktiviti pertanian secara tidak sengaja boleh mendedahkan nyamuk kepada racun serangga piretroid, seterusnya memburukkan lagi kerintangan mereka.
Di beberapa bahagian di Afrika, nyamuk Anopheles telah membentuk daya tahan terhadap empat kelas racun serangga yang digunakan untuk mengawal malaria.
Nyamuk Anopheles dan parasit malaria juga ditemui di luar Afrika, di mana kajian tentang rintangan racun perosak kurang biasa.
Di kebanyakan kawasan di Amerika Selatan, vektor malaria utama ialah nyamuk Anopheles darlingi. Nyamuk ini sangat berbeza daripada vektor malaria di Afrika sehingga ia mungkin tergolong dalam genus yang berbeza—Nyssorhynchus. Bersama rakan sekerja dari lapan negara, saya menganalisis genom lebih 1,000 nyamuk Anopheles darlingi untuk memahami kepelbagaian genetik mereka, termasuk sebarang perubahan yang disebabkan oleh aktiviti manusia baru-baru ini. Rakan sekerja saya mengumpul nyamuk ini dari 16 lokasi merentasi wilayah yang luas yang terbentang dari pantai Atlantik Brazil hingga ke pantai Pasifik Andes di Colombia.
Kami mendapati bahawa, seperti saudara-mara Afrikanya, *Anopheles darlingi* mempamerkan kepelbagaian genetik yang sangat tinggi—lebih daripada 20 kali ganda daripada manusia—menunjukkan populasi yang sangat besar. Spesies dengan kolam gen yang begitu besar disesuaikan dengan baik untuk menyesuaikan diri dengan cabaran baharu. Apabila populasi begitu besar, kemungkinan kemunculan mutasi yang sesuai yang memberikan kelebihan yang diingini meningkat. Sebaik sahaja mutasi ini mula merebak, hasil daripada kelebihan berangka, walaupun kematian rawak beberapa nyamuk tidak akan menyebabkan kepupusannya sepenuhnya.
Sebaliknya, helang botak, yang berasal dari Amerika Syarikat, tidak pernah mengalami kerintangan terhadap racun serangga DDT dan akhirnya menghadapi kepupusan. Kecekapan evolusi berjuta-juta serangga jauh melebihi hanya beberapa ribu burung. Malah, sejak beberapa dekad yang lalu, kita telah melihat tanda-tanda evolusi adaptif dalam gen yang berkaitan dengan kerintangan ubat dalam nyamuk Anopheles darlingi.
Piretroid dan DDT, antara racun serangga lain, bertindak pada sasaran molekul yang sama: saluran ion yang boleh membuka dan menutup dalam sel saraf. Apabila saluran ini terbuka, sel saraf merangsang sel lain. Racun serangga memaksa saluran ini kekal terbuka dan terus menghantar impuls, yang membawa kepada lumpuh dan kematian serangga. Walau bagaimanapun, serangga boleh mengalami rintangan dengan mengubah bentuk saluran itu sendiri.
Kajian genetik sebelum ini oleh saintis lain, serta kajian kami, tidak menemui jenis rintangan ini dalam Anopheles darlingi. Sebaliknya, kami mendapati bahawa rintangan berkembang dengan cara yang berbeza: melalui satu set gen yang mengekod enzim yang menguraikan sebatian toksik. Aktiviti tinggi enzim ini, yang dikenali sebagai P450, sering bertanggungjawab untuk perkembangan rintangan racun perosak dalam nyamuk lain. Sejak kemunculan penggunaan racun perosak pada pertengahan abad ke-20, set gen P450 yang sama telah bermutasi secara bebas sekurang-kurangnya tujuh kali di Amerika Selatan.
Di Guiana Perancis, satu lagi set gen P450 juga menunjukkan corak evolusi yang serupa, sekali gus mengesahkan lagi hubungan rapat antara enzim ini dan penyesuaian. Tambahan pula, apabila nyamuk diletakkan dalam bekas tertutup dan didedahkan kepada racun serangga piretroid, perbezaan gen P450 antara nyamuk individu berkorelasi dengan masa hidup mereka.
Di Amerika Selatan, kempen kawalan malaria berskala besar menggunakan racun perosak hanya berlaku secara sporadis dan mungkin bukan pemacu utama evolusi nyamuk. Sebaliknya, nyamuk mungkin telah terdedah secara tidak langsung kepada racun perosak pertanian. Menariknya, kami memerhatikan tanda-tanda evolusi yang paling ketara di kawasan yang mempunyai pertanian maju.
Walaupun terdapat vaksin baharu dan kemajuan lain dalam kawalan malaria dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kawalan nyamuk kekal penting untuk mengurangkan penyebaran malaria.
Beberapa negara sedang menguji kejuruteraan genetik untuk memerangi malaria. Teknologi ini melibatkan pengubahsuaian genetik populasi nyamuk untuk mengurangkan bilangan atau mengurangkan daya tahan mereka terhadap parasit malaria. Walaupun kebolehan menyesuaikan diri nyamuk yang luar biasa mungkin menimbulkan cabaran, prospeknya agak cerah.
Saya dan rakan sekerja sedang berusaha untuk menambah baik kaedah bagi mengesan kerintangan racun perosak yang baru muncul. Penjujukan genom kekal penting untuk mengesan tindak balas evolusi yang baharu atau tidak dijangka. Risiko adaptif adalah paling tinggi di bawah tekanan selektif yang berpanjangan dan kuat; oleh itu, meminimumkan, mengubah suai dan menghentikan penggunaan racun perosak secara berperingkat dapat membantu mencegah perkembangan kerintangan.
Pemantauan yang diselaraskan dan tindak balas yang sesuai adalah penting untuk memerangi rintangan ubat yang sentiasa berubah. Tidak seperti evolusi, manusia mampu meramalkan masa depan.
Jacob A. Tennessen menerima dana daripada Institut Kesihatan Kebangsaan melalui Sekolah Kesihatan Awam Harvard TH Chan dan Institut Broad.
Masa siaran: 21-Apr-2026
