Le zanzare sono brillanti in due cose:portare miseria agli umani e rovinare rapidamente tutti gli sforzi per spegnerle.

Ma i ricercatori della UC Riverside hanno scoperto un punto debole proprio nei geni che rendono le zanzare così brave ad adattarsi agli insetticidi che gli umani usano per tenerle a bada.

La capacità di adattamento è uno strumento di sopravvivenza fondamentale per la maggior parte delle specie, disse Conce Kamdem, borsista post-dottorato in entomologia presso l'UCR. "Uno dei principali vantaggi delle zanzare è che sono estremamente polimorfiche, il che significa che hanno un'elevata quantità di diversità naturale, davvero un grande vantaggio per adattarsi a molte condizioni diverse."

Kamdem e i suoi colleghi hanno scavato nei cromosomi della virulenta specie di zanzara Anopheles funestus, sperando di comprendere meglio le sue capacità di rapido adattamento. Hanno scelto questa specie per la sua estrema efficienza nel diffondere i parassiti della malaria più mortali in un'ampia sezione dell'Africa subsahariana.

I ricercatori hanno scoperto che la diversità genetica che rende le zanzare così adattabili si trova principalmente in uno solo dei cinque "braccia" cromosomici presenti nella specie. Gli altri quattro bracci cromosomici sono relativamente stabili e immutabili, il che significa che potrebbero essere ottimi candidati per l'ingegneria genetica, ha detto Kamden.

I sistemi di gene drive hanno mostrato risultati promettenti per l'aggiunta di geni benefici o dannosi a una popolazione che è ereditabile, il che significa che i cambiamenti continuano con la nuova prole. Nel caso di A. funestus, l'obiettivo sarebbe sradicare la zanzara manipolando i suoi geni.

La bellezza dei sistemi di gene drive è che i cambiamenti rimarrebbero all'interno della specie bersaglio, lasciando intatte altre specie di zanzare, senza l'uso di insetticidi, a cui le zanzare sembrano adattarsi rapidamente in pochi anni.

Ma c'è un problema. I ricercatori hanno scoperto che le nuove tracce genetiche possono collassare se si verificano mutazioni nel gene bersaglio. Ciò significa che i nuovi geni devono essere inseriti in porzioni del genoma con pochissime variazioni genetiche permanenti, questo è, bassi livelli di ricombinazione o polimorfismo.

Ecco perché Kamdem e il suo team sono così entusiasti delle loro scoperte.

"Stiamo cercando punti deboli nella popolazione naturale che li renda adatti a tecniche specifiche, come la manipolazione genetica, " ha detto. "Siamo abbastanza fiduciosi di aver trovato la porta sul retro".

I quattro bracci cromosomici trovati in A. funestus sono relativamente stabili, con livelli molto bassi di ricombinazione e polimorfismo.

"(Ciò) rende questa specie particolarmente adatta al lavoro di gene drive, " ha detto Kamdem.

Kamdem, nativo della nazione africana del Camerun, ha esperienza personale con la devastazione della malaria, una malattia causata da parassiti Plasmodium che vengono trasmessi alle persone attraverso la puntura di zanzare Anopheles femmine infette.

Nel 2015, ci sono stati 212 milioni di casi di malaria nel mondo, e 429, 000 morti, secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). Un totale di 91 paesi – quasi la metà della popolazione mondiale – era a rischio di malaria, comprese le popolazioni del sud-est asiatico, America Latina, e il Medio Oriente, secondo i dati dell'OMS. Ma l'Africa, in particolare l'Africa subsahariana, è stata la patria del 90% dei casi di malaria e del 92 percento dei decessi per malaria nel 2015.

Durante le ricerche in Camerun, Kamdem ha incontrato la collega ricercatrice post-dottorato dell'UCR Caroline Fouet, e il professore di entomologia dell'UCR Bradley J. White, che ora lavora con il progetto di eradicazione delle zanzare di Verily Life Sciences di Google.

I tre hanno lavorato insieme a questa ricerca, e mentre i risultati sono promettenti, c'è ancora molto da fare prima che gli scienziati del gene drive possano iniziare a manipolare i genomi della zanzara, ha detto Kamdem.

La fase successiva della loro ricerca prevede uno sguardo più approfondito ai geni in quei bracci cromosomici stabili per fornire una sorta di mappa dettagliata per gli scienziati del gene drive.

"Con le tecniche che stiamo attualmente implementando, la risoluzione sarà di un ordine di grandezza superiore a quella che abbiamo ora, " ha detto Kamdem. "Il livello di dettaglio può anche venire con posizioni specifiche di geni diversi, quindi saremo in grado di fornire un livello eccezionale di dettaglio sul protocollo genetico".

Kamdem avverte che la manipolazione genetica ha anche alcuni ostacoli da superare prima che diventi un'opzione praticabile nella guerra contro le malattie trasmesse dagli insetti, ma dopo anni passati a osservare i genomi delle zanzare adattarsi rapidamente a una varietà di nuovi insetticidi, è fiducioso sul potenziale dell'utilizzo di sistemi di gene drive per superare finalmente l'abilità innata di A. funestus di adattarsi e sopravvivere.

Le loro scoperte, "Modelli di polimorfismo specifici del braccio cromosomico associati a inversioni cromosomiche nel principale vettore della malaria africana, Anofele funestus, " sono stati pubblicati sulla rivista Ecologia Molecolare il 21 agosto.