De strijd tegen infectieziekten is een race tegen de evolutie. Bacteriën ontwikkelen resistentie tegen antibiotica en virussen evolueren voortdurend om zich sneller te verspreiden. Door insecten overgedragen ziekten vormen een ander evolutionair strijdveld: insecten zelf ontwikkelen resistentie tegen de gifstoffen die mensen gebruiken om ze te doden.
Met name malaria, overgedragen door muggen, eist jaarlijks meer dan 600.000 levens. Sinds de Tweede Wereldoorlog,insecticidenChemische wapens, ontworpen om Anopheles-muggen te doden die besmet zijn met de malariaparasiet, zijn gebruikt om malaria te bestrijden.
Muggen ontwikkelen echter snel strategieën om deze te neutraliseren.insecticiden zijn niet effectiefwaardoor miljoenen mensen een verhoogd risico lopen op dodelijke infecties. Mijn recent gepubliceerde studie, uitgevoerd met collega's, legt uit waarom.
Als evolutionair geneticus bestudeer ik natuurlijke selectie – de basis van adaptieve evolutie. Genetische variaties die het meest gunstig zijn voor overleving vervangen de variaties die nadelig zijn, wat leidt tot veranderingen in soorten. De evolutionaire mogelijkheden van de Anophelesmug zijn werkelijk verbazingwekkend.
Halverwege de jaren negentig waren de meeste Anopheles-muggen in Afrika gevoelig voor pyrethroïde-insecticiden, die oorspronkelijk afkomstig waren van chrysanten. De bestrijding van muggen berustte voornamelijk op twee op pyrethroïden gebaseerde methoden: met insecticide behandelde klamboes om slapende muggen te beschermen en insecticidensprays op gebouwmuren. Deze twee methoden alleen al hebben tussen 2000 en 2015 waarschijnlijk meer dan 500 miljoen gevallen van malaria voorkomen.
Muggen van Ghana tot Malawi ontwikkelen echter steeds vaker resistentie tegen pesticiden bij concentraties die tien keer hoger liggen dan de voorheen dodelijke dosis. Naast maatregelen om Anopheles-muggen te bestrijden, kunnen landbouwactiviteiten muggen onbedoeld blootstellen aan pyrethroïde insecticiden, waardoor hun resistentie verder wordt verergerd.
In sommige delen van Afrika hebben Anopheles-muggen resistentie ontwikkeld tegen vier klassen insecticiden die worden gebruikt om malaria te bestrijden.
Anopheles-muggen en malariaparasieten komen ook buiten Afrika voor, waar onderzoek naar resistentie tegen pesticiden minder gebruikelijk is.
In grote delen van Zuid-Amerika is de Anopheles darlingi-mug de belangrijkste vector van malaria. Deze mug verschilt zo sterk van de malariamuggen in Afrika dat ze mogelijk tot een ander geslacht behoort: Nyssorhynchus. Samen met collega's uit acht landen analyseerde ik de genomen van meer dan 1000 Anopheles darlingi-muggen om hun genetische diversiteit te begrijpen, inclusief eventuele veranderingen veroorzaakt door recente menselijke activiteiten. Mijn collega's verzamelden deze muggen op 16 locaties verspreid over een uitgestrekt gebied dat zich uitstrekt van de Atlantische kust van Brazilië tot de Pacifische kust van de Andes in Colombia.
We ontdekten dat *Anopheles darlingi*, net als zijn Afrikaanse verwanten, een extreem hoge genetische diversiteit vertoont – meer dan 20 keer die van de mens – wat wijst op een zeer grote populatie. Soorten met zo'n grote genenpool zijn goed aangepast aan nieuwe uitdagingen. Wanneer een populatie zo groot is, neemt de kans op het ontstaan van geschikte mutaties die een gewenst voordeel opleveren toe. Zodra deze mutatie zich begint te verspreiden, zal dankzij het numerieke voordeel zelfs de willekeurige dood van een paar muggen niet leiden tot het volledig uitsterven van de soort.
De Amerikaanse zeearend, die van nature in de Verenigde Staten voorkomt, ontwikkelde daarentegen nooit resistentie tegen het insecticide DDT en stierf uiteindelijk uit. De evolutionaire efficiëntie van miljoenen insecten overtreft die van slechts een paar duizend vogels ruimschoots. Sterker nog, de afgelopen decennia hebben we tekenen van adaptieve evolutie waargenomen in genen die geassocieerd zijn met resistentie tegen geneesmiddelen bij de Anopheles darlingi-mug.
Pyrethroiden en DDT, evenals andere insecticiden, werken in op hetzelfde moleculaire doelwit: ionkanalen die zich in zenuwcellen kunnen openen en sluiten. Wanneer deze kanalen open zijn, stimuleren zenuwcellen andere cellen. Insecticiden dwingen deze kanalen open te blijven en impulsen te blijven doorgeven, wat leidt tot verlamming en de dood van insecten. Insecten kunnen echter resistentie ontwikkelen door de vorm van de kanalen zelf te veranderen.
Eerdere genetische studies door andere wetenschappers, evenals onze studie, hebben dit type resistentie niet gevonden bij Anopheles darlingi. In plaats daarvan ontdekten we dat resistentie zich op een andere manier ontwikkelt: via een reeks genen die coderen voor enzymen die giftige stoffen afbreken. Een hoge activiteit van deze enzymen, bekend als P450's, is vaak verantwoordelijk voor de ontwikkeling van pesticidenresistentie bij andere muggensoorten. Sinds het begin van het pesticidengebruik in het midden van de 20e eeuw is dezelfde reeks P450-genen in Zuid-Amerika minstens zeven keer onafhankelijk gemuteerd.
In Frans-Guyana vertoonde een andere reeks P450-genen een vergelijkbaar evolutionair patroon, wat de nauwe band tussen deze enzymen en adaptatie verder bevestigt. Bovendien bleek dat wanneer muggen in afgesloten containers werden geplaatst en blootgesteld aan pyrethroïde insecticiden, de verschillen in P450-genen tussen individuele muggen correleerden met hun overlevingstijd.
In Zuid-Amerika waren grootschalige malariabestrijdingscampagnes met pesticiden slechts sporadisch en mogelijk niet de voornaamste drijfveer achter de evolutie van muggen. In plaats daarvan kunnen muggen indirect zijn blootgesteld aan landbouwbestrijdingsmiddelen. Opvallend is dat we de meest uitgesproken tekenen van evolutie waarnamen in regio's met een ontwikkelde landbouw.
Ondanks de komst van nieuwe vaccins en andere vooruitgang in de malariabestrijding in de afgelopen jaren, blijft muggenbestrijding cruciaal voor het terugdringen van de verspreiding van malaria.
Verschillende landen testen genetische manipulatie om malaria te bestrijden. Deze technologie houdt in dat muggenpopulaties genetisch gemodificeerd worden om hun aantallen te verminderen of hun resistentie tegen de malariaparasiet te verlagen. Hoewel het opmerkelijke aanpassingsvermogen van de muggen een uitdaging kan vormen, zijn de vooruitzichten veelbelovend.
Mijn collega's en ik werken aan het verbeteren van methoden voor het opsporen van opkomende resistentie tegen pesticiden. Genoomsequencing blijft cruciaal voor het detecteren van nieuwe of onverwachte evolutionaire reacties. Het adaptieve risico is het grootst onder langdurige en intense selectiedruk; daarom kan het minimaliseren, aanpassen en gefaseerd gebruik van pesticiden helpen de ontwikkeling van resistentie te voorkomen.
Gecoördineerde monitoring en passende maatregelen zijn essentieel in de strijd tegen de toenemende resistentie tegen geneesmiddelen. In tegenstelling tot evolutie zijn mensen wel in staat de toekomst te voorspellen.
Jacob A. Tennessen ontving financiering van de National Institutes of Health via de Harvard TH Chan School of Public Health en het Broad Institute.
Geplaatst op: 21 april 2026
