Sau Thế chiến II, rệp giường hoành hành khắp thế giới, nhưng vào những năm 1950, chúng gần như bị tiêu diệt hoàn toàn nhờ thuốc trừ sâu dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT). Hóa chất này sau đó đã bị cấm. Kể từ đó, loài gây hại đô thị này đã quay trở lại trên toàn thế giới và phát triển khả năng kháng nhiều loại thuốc trừ sâu được sử dụng để kiểm soát chúng.
Một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Côn trùng Y học đã mô tả chi tiết cách một nhóm nghiên cứu từ Đại học Virginia Tech, do nhà côn trùng học đô thị Warren Booth dẫn đầu, đã phát hiện ra một đột biến gen có thể dẫn đến khả năng kháng thuốc trừ sâu.
Những phát hiện này là kết quả của một nghiên cứu mà Booth thiết kế cho sinh viên cao học Camille Block nhằm giúp cô phát triển các kỹ năng nghiên cứu phân tử.
“Đó hoàn toàn chỉ là một cuộc khảo sát thăm dò,” Booth, phó giáo sư côn trùng học đô thị tại Trường Nông nghiệp và Khoa học Đời sống Joseph R. và Mary W. Wilson, cho biết.
Booth, một chuyên gia về dịch hại đô thị, đã biết về một đột biến gen trong tế bào thần kinh của gián Đức và ruồi trắng gây ra khả năng kháng thuốc trừ sâu. Booth đề nghị Brooke phân tích một mẫu rệp giường từ mỗi trong số 134 quần thể khác nhau được thu thập bởi một công ty kiểm soát dịch hại ở Bắc Mỹ từ năm 2008 đến năm 2022 để xác định xem chúng có mang cùng một đột biến tế bào hay không. Kết quả cho thấy hai con rệp giường từ hai quần thể khác nhau mang đột biến này.
“Phát hiện này thực chất được thực hiện dựa trên 24 mẫu vật gần đây nhất của tôi,” Block, người đang nghiên cứu côn trùng học và là thành viên của Nhóm Hợp tác về Loài xâm lấn, cho biết. “Tôi chưa từng làm sinh học phân tử trước đây, vì vậy việc học những kỹ năng này rất quan trọng đối với tôi.”
Vì quần thể rệp giường có tính đồng nhất về mặt di truyền rất cao, chủ yếu là do giao phối cận huyết, nên thông thường chỉ cần một mẫu từ mỗi quần thể là đủ để đại diện cho toàn bộ nhóm. Tuy nhiên, để xác minh rằng Brock thực sự đã phát hiện ra đột biến, Booth đã kiểm tra tất cả các mẫu từ hai quần thể đã được xác định.
“Khi chúng tôi kiểm tra lại một số cá thể trong cả hai quần thể, chúng tôi phát hiện ra rằng tất cả chúng đều mang đột biến này,” Booth nói. “Vì vậy, chúng đã trở thành vật mang đột biến, và những đột biến này giống hệt những đột biến chúng tôi tìm thấy ở loài gián Đức.”
Thông qua nghiên cứu về loài gián Đức, Booth đã phát hiện ra 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 phụ thuộc vào 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 trừ sâu dieldrin”, Booth, một nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Sự sống Fralin, cho biết. “Đột biến này có mặt ở tất cả các loài gián Đức. Điều đáng ngạc nhiên là chúng tôi chưa tìm thấy bất kỳ quần thể nào không mang đột biến này.”
Theo Booth, fipronil và dieldrin—cả hai đều là thuốc trừ sâu đã được chứng minh hiệu quả chống lại rệp giường trong các nghiên cứu thí nghiệm—có cùng cơ chế hoạt động, vì vậy về mặt lý thuyết, đột biến này có thể dẫn đến sự phát triển khả năng kháng thuốc đối với cả hai loại thuốc. Dieldrin đã bị cấm từ những năm 1990, nhưng fipronil vẫn được sử dụng để điều trị bọ chét tại chỗ cho chó và mèo, chứ không phải để diệt rệp giường.
Booth nghi ngờ rằng nhiều chủ nuôi thú cưng sử dụng thuốc nhỏ mắt fipronil để điều trị cho vật nuôi của họ thường cho mèo và chó ngủ cùng, khiến chăn ga gối đệm bị dính dư lượng fipronil. Nếu rệp giường xâm nhập vào môi trường như vậy, chúng có thể vô tình tiếp xúc với fipronil và trở nên dễ bị nhiễm biến thể này trong quần thể.
“Chúng tôi không biết liệu đột biến này là mới, liệu nó xuất hiện muộn hơn, trong giai đoạn đó, hay liệu nó đã tồn tại trong quần thể cách đây 100 năm”, Booth nói.
Bước tiếp theo sẽ là mở rộng phạm vi tìm kiếm để phát hiện những đột biến này trên toàn thế giới, đặc biệt là ở châu Âu, và trong các hiện vật bảo tàng từ các thời kỳ khác nhau, vì rệp giường đã tồn tại hơn một triệu năm.
Vào tháng 11 năm 2024, Booth Labs trở thành phòng thí nghiệm đầu tiên giải trình tự thành công toàn bộ bộ gen của loài rệp giường thông thường.
“Đây là lần đầu tiên bộ gen của loài côn trùng này được giải trình tự,” Booth nói. “Giờ đây, khi đã có trình tự bộ gen, chúng ta có thể nghiên cứu những mẫu vật trong bảo tàng này.”
Booth lưu ý rằng vấn đề với DNA trong bảo tàng là nó bị phân hủy thành các mảnh nhỏ rất nhanh, nhưng hiện nay các nhà nghiên cứu đã có các khuôn mẫu ở cấp độ nhiễm sắc thể cho phép họ trích xuất các mảnh này và sắp xếp chúng với các nhiễm sắc thể để tái tạo gen và bộ gen.
Booth lưu ý rằng phòng thí nghiệm của ông hợp tác với các công ty diệt côn trùng, vì vậy công việc giải trình tự gen của họ có thể giúp họ hiểu rõ hơn về sự lan rộng toàn cầu của rệp giường và các cách để tiêu diệt chúng.
Giờ đây, sau khi đã trau dồi các kỹ năng về sinh học phân tử, Brock rất hào hứng tiếp tục nghiên cứu về sự tiến hóa đô thị.
“Tôi yêu thích thuyết tiến hóa. Tôi thấy nó rất thú vị,” Block nói. “Mọi người cảm thấy có sự gắn kết mạnh mẽ với những loài sinh vật đô thị này, và tôi nghĩ sẽ dễ dàng hơn để thu hút sự quan tâm của mọi người đến rệp giường vì họ có thể đã từng trực tiếp gặp chúng.”
Lindsay Myers là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Khoa Côn trùng học và là một thành viên khác trong nhóm nghiên cứu của Booth tại Đại học Virginia Tech.
Là một trường đại học toàn cầu được tài trợ công khai, Virginia Tech thể hiện tầm ảnh hưởng của mình bằng cách thúc đẩy phát triển bền vững trong cộng đồng, ở Virginia và trên toàn thế giới.
Thời gian đăng bài: 12/12/2025