Sau Thế chiến thứ II vào những năm 1950, nạn rệp giường gần như đã bị tiêu diệt trên toàn thế giới thông qua việc sử dụngthuốc trừ sâuDichlorodiphenyltrichloroethane, hay còn gọi là DDT, một loại hóa chất đã bị cấm. Tuy nhiên, sâu bệnh đô thị đã quay trở lại trên khắp thế giới và chúng đã phát triển khả năng kháng thuốc trừ sâu.
Một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Côn trùng học Y khoa đã trình bày chi tiết về cách một nhóm nghiên cứu từ Virginia Tech, do nhà côn trùng học đô thị Warren Booth dẫn đầu, đã phát hiện ra các đột biến gen có thể dẫn đến tình trạng kháng thuốc trừ sâu.
Khám phá này là kết quả nghiên cứu mà Booth tổ chức cho sinh viên sau đại học Camilla Block để cải thiện kỹ năng nghiên cứu phân tử của cô.
Booth, chuyên gia về côn trùng gây hại đô thị, từ lâu đã nhận thấy một đột biến gen trong tế bào thần kinh của gián Đức và ruồi trắng khiến chúng kháng thuốc trừ sâu. Booth đề xuất Block lấy mẫu của một con rệp giường từ mỗi quần thể trong số 134 quần thể rệp giường khác nhau do các công ty kiểm soát dịch hại Bắc Mỹ thu thập từ năm 2008 đến năm 2022 để xem liệu tất cả chúng có cùng một đột biến tế bào hay không. Kết quả cho thấy hai con rệp giường từ hai quần thể khác nhau có cùng một đột biến tế bào.
"Đây thực ra là 24 mẫu cuối cùng của tôi", Bullock, người nghiên cứu côn trùng học và là thành viên của Hiệp hội Các loài Xâm lấn, cho biết. "Tôi chưa từng nghiên cứu phân tử trước đây, nên việc có tất cả những kỹ năng phân tử này rất quan trọng đối với tôi."
Do sự xâm nhiễm của rệp giường có tính đồng nhất về mặt di truyền do cận huyết hàng loạt, nên thường chỉ có một mẫu vật từ mỗi mẫu đại diện cho toàn bộ quần thể. Tuy nhiên, Booth muốn xác nhận rằng Bullock thực sự đã tìm thấy đột biến, nên họ đã thử nghiệm tất cả các mẫu từ cả hai quần thể đã xác định.
"Khi chúng tôi quay lại và sàng lọc một vài cá thể từ cả hai quần thể, chúng tôi phát hiện ra rằng tất cả chúng đều mang đột biến này", Booth nói. "Vì vậy, đột biến của chúng là cố định, và chúng giống hệt với những đột biến mà chúng tôi tìm thấy ở loài gián Đức."
Khi nghiên cứu loài gián Đức, Booth biết rằng khả năng kháng thuốc trừ sâu của chúng là do đột biến gen trong các tế bào của hệ thần kinh và các cơ chế này được xác định bởi môi trường.
“Có một gen gọi là gen Rdl. Gen này đã được tìm thấy ở nhiều loài gây hại khác và có liên quan đến khả năng kháng thuốc diệt côn trùng dieldrin”, Booth, người cũng làm việc tại Viện Khoa học Sự sống Fralin, cho biết. “Đột biến này hiện diện ở tất cả các loài gián Đức. Thật đáng ngạc nhiên khi chúng tôi chưa tìm thấy quần thể nào không có đột biến này.”
Fipronil và dieldrin, hai loại thuốc diệt côn trùng đã được chứng minh là có hiệu quả chống rệp giường trong phòng thí nghiệm, hoạt động theo cùng một cơ chế, vì vậy về mặt lý thuyết, đột biến này đã khiến loài côn trùng này kháng cả hai loại thuốc, Booth cho biết. Dieldrin đã bị cấm từ những năm 1990, nhưng hiện nay fipronil chỉ được sử dụng để diệt bọ chét tại chỗ trên mèo và chó, chứ không phải để diệt rệp giường.
Booth nghi ngờ rằng nhiều chủ vật nuôi sử dụng thuốc bôi ngoài da fipronil để mèo và chó ngủ cùng, khiến giường ngủ của chúng tiếp xúc với dư lượng fipronil. Nếu rệp giường được đưa vào môi trường như vậy, chúng có thể vô tình tiếp xúc với fipronil, và sau đó đột biến này có thể được chọn lọc trong quần thể rệp giường.
Booth cho biết: "Chúng tôi không biết liệu đột biến này có phải là mới hay không, liệu nó xuất hiện sau đó hay trong khoảng thời gian này hay liệu nó đã xuất hiện trong quần thể này từ 100 năm trước".
Bước tiếp theo sẽ là mở rộng tìm kiếm và tìm kiếm những đột biến này ở nhiều nơi khác nhau trên thế giới, đặc biệt là ở Châu Âu, và tại các thời điểm khác nhau trong số các mẫu vật ở bảo tàng, vì rệp đã xuất hiện từ hơn một triệu năm trước.
Vào tháng 11 năm 2024, phòng thí nghiệm của Booth đã giải trình tự thành công toàn bộ bộ gen của loài rệp giường thông thường lần đầu tiên.
Booth lưu ý rằng vấn đề với DNA bảo tàng là nó phân hủy thành các mảnh nhỏ rất nhanh, nhưng hiện nay các nhà nghiên cứu đã có khuôn mẫu ở cấp độ nhiễm sắc thể, họ có thể lấy các mảnh đó và sắp xếp lại thành nhiễm sắc thể, tái cấu trúc gen và bộ gen.
Booth lưu ý rằng phòng thí nghiệm của ông hợp tác với các công ty kiểm soát dịch hại, vì vậy công việc giải trình tự gen của họ có thể giúp họ hiểu rõ hơn về nơi tìm thấy rệp giường trên khắp thế giới và cách tiêu diệt chúng.
Bây giờ Bullock đã hoàn thiện các kỹ năng phân tử của mình, cô mong muốn tiếp tục nghiên cứu về sự tiến hóa của đô thị.
“Tôi yêu thích sự tiến hóa. Tôi thấy nó thực sự thú vị,” Block nói. “Mọi người đang phát triển mối liên hệ sâu sắc hơn với các loài sinh vật đô thị này, và tôi nghĩ việc khiến mọi người quan tâm đến rệp giường dễ dàng hơn vì họ có thể liên hệ trực tiếp với nó.”
Thời gian đăng: 13-05-2025