Москиты — «холоднокровные» животные, которым для выживания, развития и размножения требуются определённые температурные диапазоны. Поскольку изменение климата приводит к потеплению на планете, некоторые исследователи предсказывают, что повышение температуры может заставить насекомых мигрировать в более прохладные регионы, сокращая их популяцию вблизи тропиков.

«Но всякий раз, когда мы делимся этим, первым вопросом всегда бывает: а что, если комары адаптируются?» — сказала Лиза Купер, эколог-исследователь болезней в лаборатории Джастина Ремайса в Калифорнийском университете в Беркли.

Теперь Купер и её команда обнаружили, что комары могут эволюционировать и адаптироваться к более высоким температурам в условиях глобального потепления. Их результаты, опубликованные в Трудах Национальной академии наук, показывают, что учёт адаптации комаров имеет решающее значение для прогнозирования их распространения на планете, которая нагревается. Эти прогнозы важны для исследователей, чтобы понять, как потепление меняет глобальную карту болезней, переносимых комарами, таких как лихорадка денге, малярия и лихорадка Зика.

«Это хорошая работа, — сказала Дипа Агаше, биолог-эволюционист из Национального центра биологических наук, которая не участвовала в исследовании. — Они довольно наглядно и убедительно показывают, что если вы начинаете с разнообразной популяции комаров, то они должны довольно быстро адаптироваться к меняющемуся климату».

Для своих экспериментов Купер и ее команда использовали комара Aedes sierrensis, распространенного вредителя на западе Северной Америки, который заражает собак сердечными глистами. Они собрали личинок комаров из различных дупел деревьев в Калифорнии и позволили насекомым размножаться в течение двух поколений в лаборатории.

Для третьего поколения они увеличили температуру. В то время как одни личинки подвергались воздействию 30°C — максимальной температуры, при которой они могут выживать в течение длительного времени, — другие находились при естественной для них температуре 22°C. У комаров из группы, подвергшейся длительному воздействию высокой температуры, выживаемость была значительно ниже, чем у контрольной группы. Купер и её команда задались вопросом, как длительное воздействие высоких температур влияет на переносимость высоких температур у выживших во взрослом возрасте комаров. Они поместили каждое насекомое в пробирку, погрузили её в постепенно нагревающуюся водяную баню и наблюдали, сколько времени требуется для ослабления двигательной функции. По сравнению с контрольными комарами, у тех, которые подвергались воздействию высоких температур в качестве личинок, двигательная функция ослабевала быстрее, что говорит о более низкой переносимости высоких температур.

«Изначально это казалось нелогичным», — сказал Купер, который считал, что личинки, подвергшиеся воздействию тепла, будут лучше себя чувствовать в жарких условиях в более позднем возрасте.

Ранее исследователи уже показали, что более высокие температуры во время развития могут привести к уменьшению размеров тела у животных. В соответствии с этим, комары, которые в качестве личинок подвергались воздействию более высоких температур, были значительно меньше, чем комары из контрольной группы. «Часто обнаруживается, что организмы с меньшими размерами тела обладают более низкой краткосрочной устойчивостью к жаре просто потому, что изначально у них меньше ресурсов, — отметил Купер. — Так что это вовсе не так уж неожиданно».

Затем исследователи исследовали генетические изменения, лежащие в основе длительной и острой толерантности к жаре. Они секвенировали ДНК всех комаров, доживших до взрослого возраста, и сравнили это с геномом контрольного комара. Они выявили более 500 000 однонуклеотидных мутаций, включая сотни в генах, связанных с термостойкостью.

Эти мутации были сильно сконцентрированы в определённых участках генома, что указывает на наличие структурных изменений в этих областях. Структурные изменения, в том числе инверсии хромосом, когда часть хромосомы отламывается и присоединяется в обратной ориентации, связаны с адаптацией комаров к климату. В соответствии с этим Купер и её команда выявили более 80 хромосомных инверсий в области генома с большим количеством мутаций.

Наконец, исследователи оценили максимальную скорость, с которой может развиваться термоустойчивость, и сравнили её с прогнозируемыми темпами потепления весной, в период активности личинок. Они обнаружили, что предполагаемые темпы адаптации превышают темпы потепления.

Результаты показывают, что в более тёплых регионах популяция комаров может не сокращаться при повышении температуры, сказал Купер. «[Это] действительно говорит о том, что нам нужно продолжать бороться с комарами, чтобы предотвратить распространение болезней, переносимых ими».

«Это действительно тревожный сигнал для таких видов, как комары», — согласилась Агаше. С другой стороны, она добавила: «Если это верно для нескольких других видов насекомых, то, возможно, есть надежда, что не будет катастрофических потерь среди насекомых в целом». Однако, по её словам, необходимы дополнительные исследования, прежде чем учёные смогут понять, могут ли все насекомые адаптироваться к изменению климата.

Например, эксперименты, проведённые в течение жизни одного поколения, могут неточно предсказывать долгосрочные последствия изменений окружающей среды. Агаше добавил, что последующие исследования могут также изучить, как дополнительные факторы, такие как взаимодействие с другими видами в естественной среде, оказывают давление отбора, которое может изменить адаптивные результаты.

Купер согласился: «Мы обнаруживаем этот эволюционный потенциал, но то, что именно произойдёт в природе, будет зависеть от контекста».