La lotta contro le malattie infettive è una corsa contro l'evoluzione. I batteri sviluppano resistenza agli antibiotici e i virus si evolvono costantemente per diffondersi più rapidamente. Le malattie trasmesse dagli insetti rappresentano un altro campo di battaglia evolutivo: gli insetti stessi stanno sviluppando resistenza ai veleni che gli esseri umani usano per ucciderli.
In particolare, la malaria trasmessa dalle zanzare uccide oltre 600.000 persone all'anno. Dalla seconda guerra mondiale,insetticidi—Armi chimiche progettate per uccidere le zanzare Anopheles infette dal parassita della malaria— sono state utilizzate per combattere la malaria.
Tuttavia, le zanzare sviluppano rapidamente strategie per rendere questeinsetticidi inefficaci, esponendo milioni di persone a un rischio maggiore di infezioni mortali. Il mio studio, pubblicato di recente e condotto con i colleghi, ne spiega il perché.
In qualità di genetista evoluzionista, studio la selezione naturale, ovvero la base dell'evoluzione adattativa. Le variazioni genetiche più vantaggiose per la sopravvivenza sostituiscono quelle svantaggiose, portando a cambiamenti nelle specie. Le capacità evolutive della zanzara Anopheles sono davvero sorprendenti.
A metà degli anni '90, la maggior parte delle zanzare Anopheles in Africa era sensibile agli insetticidi piretroidi, originariamente derivati dai crisantemi. Il controllo delle zanzare si basava principalmente su due metodi a base di piretroidi: zanzariere trattate con insetticidi per proteggere le zanzare addormentate e irrorazioni di insetticidi a effetto residuale sulle pareti degli edifici. È probabile che questi due metodi da soli abbiano prevenuto oltre 500 milioni di casi di malaria tra il 2000 e il 2015.
Tuttavia, le zanzare, dal Ghana al Malawi, stanno sviluppando sempre più spesso resistenza ai pesticidi a concentrazioni 10 volte superiori alla dose letale precedentemente adottata. Oltre alle misure per il controllo delle zanzare Anopheles, le attività agricole possono inavvertitamente esporre le zanzare agli insetticidi piretroidi, aggravando ulteriormente la loro resistenza.
In alcune zone dell'Africa, le zanzare Anopheles hanno sviluppato resistenza a quattro classi di insetticidi utilizzati per combattere la malaria.
Le zanzare Anopheles e i parassiti della malaria si trovano anche al di fuori dell'Africa, dove la ricerca sulla resistenza ai pesticidi è meno diffusa.
In gran parte del Sud America, il principale vettore della malaria è la zanzara Anopheles darlingi. Questa zanzara è così diversa dai vettori della malaria presenti in Africa che potrebbe appartenere a un genere diverso: Nyssorinchus. Insieme a colleghi di otto paesi, ho analizzato i genomi di oltre 1.000 zanzare Anopheles darlingi per comprenderne la diversità genetica, inclusi eventuali cambiamenti causati dalla recente attività umana. I miei colleghi hanno raccolto queste zanzare in 16 località distribuite su un vasto territorio che si estende dalla costa atlantica del Brasile alla costa pacifica delle Ande in Colombia.
Abbiamo scoperto che, come i suoi parenti africani, *Anopheles darlingi* presenta una diversità genetica estremamente elevata, oltre 20 volte superiore a quella umana, il che indica una popolazione molto numerosa. Le specie con un patrimonio genetico così ampio sono ben adattate ad affrontare nuove sfide. Quando una popolazione è così numerosa, aumenta la probabilità che emergano mutazioni appropriate che conferiscano un vantaggio desiderabile. Una volta che questa mutazione inizia a diffondersi, grazie al vantaggio numerico, anche la morte casuale di poche zanzare non porterà alla sua completa estinzione.
Al contrario, l'aquila calva, originaria degli Stati Uniti, non ha mai sviluppato resistenza all'insetticida DDT e alla fine si è estinta. L'efficienza evolutiva di milioni di insetti supera di gran lunga quella di poche migliaia di uccelli. Infatti, negli ultimi decenni, abbiamo osservato segni di evoluzione adattativa nei geni associati alla resistenza ai farmaci nelle zanzare Anopheles darlingi.
I piretroidi e il DDT, tra gli altri insetticidi, agiscono sullo stesso bersaglio molecolare: i canali ionici che possono aprirsi e chiudersi nelle cellule nervose. Quando questi canali sono aperti, le cellule nervose stimolano altre cellule. Gli insetticidi costringono questi canali a rimanere aperti e a continuare a trasmettere impulsi, causando la paralisi e la morte degli insetti. Tuttavia, gli insetti possono sviluppare resistenza modificando la forma dei canali stessi.
Precedenti studi genetici condotti da altri scienziati, così come il nostro, non avevano riscontrato questo tipo di resistenza in Anopheles darlingi. Abbiamo invece scoperto che la resistenza si sviluppa in modo diverso: attraverso un insieme di geni che codificano enzimi in grado di degradare i composti tossici. L'elevata attività di questi enzimi, noti come P450, è spesso responsabile dello sviluppo di resistenza ai pesticidi in altre specie di zanzare. Dall'introduzione dell'uso di pesticidi a metà del XX secolo, lo stesso insieme di geni P450 ha subito mutazioni indipendenti almeno sette volte in Sud America.
Nella Guyana francese, un altro gruppo di geni P450 ha mostrato un modello evolutivo simile, confermando ulteriormente lo stretto legame tra questi enzimi e l'adattamento. Inoltre, quando le zanzare sono state poste in contenitori sigillati ed esposte a insetticidi piretroidi, le differenze nei geni P450 tra le singole zanzare erano correlate al loro tempo di sopravvivenza.
In Sud America, le campagne di controllo della malaria su larga scala con l'uso di pesticidi sono state solo sporadiche e potrebbero non essere state la causa principale dell'evoluzione delle zanzare. Piuttosto, le zanzare potrebbero essere state esposte indirettamente ai pesticidi agricoli. È interessante notare che abbiamo osservato i segni più evidenti di evoluzione nelle regioni con un'agricoltura sviluppata.
Nonostante l'avvento di nuovi vaccini e altri progressi nel controllo della malaria negli ultimi anni, la lotta contro le zanzare rimane fondamentale per ridurre la diffusione della malattia.
Diversi paesi stanno sperimentando l'ingegneria genetica per combattere la malaria. Questa tecnologia prevede la modifica genetica delle popolazioni di zanzare per ridurne il numero o la resistenza al parassita della malaria. Sebbene la straordinaria capacità di adattamento delle zanzare possa rappresentare una sfida, le prospettive sono promettenti.
Io e i miei colleghi stiamo lavorando per migliorare i metodi di rilevamento della resistenza emergente ai pesticidi. Il sequenziamento del genoma rimane fondamentale per individuare risposte evolutive nuove o inaspettate. Il rischio adattativo è massimo in presenza di una pressione selettiva prolungata e intensa; pertanto, ridurre al minimo, modificare e scaglionare l'uso dei pesticidi può contribuire a prevenire lo sviluppo della resistenza.
Un monitoraggio coordinato e risposte appropriate sono essenziali per combattere l'evoluzione della resistenza ai farmaci. A differenza dell'evoluzione, gli esseri umani sono in grado di prevedere il futuro.
Jacob A. Tennessen ha ricevuto finanziamenti dai National Institutes of Health tramite la Harvard TH Chan School of Public Health e il Broad Institute.
Data di pubblicazione: 21 aprile 2026
