感染症との闘いは、進化との競争である。細菌は抗生物質に対する耐性を獲得し、ウイルスはより速く拡散するために絶えず進化する。昆虫媒介性疾患は、また別の進化の戦場となる。昆虫自身が、人間が殺すために使用する毒物に対する耐性を獲得しつつあるのだ。
特に、蚊媒介性マラリアは毎年60万人以上を死に至らしめている。第二次世界大戦以降、殺虫剤マラリア原虫に感染したハマダラカを殺すために設計された化学兵器は、マラリア対策に用いられてきた。
しかし、蚊はすぐにこれらの殺虫剤は効果がない何百万人もの人々が致命的な感染症のリスクにさらされることになる。私が同僚と共同で行った最近の研究論文は、その理由を説明している。
進化遺伝学者として、私は適応進化の基礎となる自然選択を研究しています。生存に最も有利な遺伝的変異が不利な変異に取って代わり、種の変化をもたらします。アノフェレス蚊の進化能力は実に驚くべきものです。
1990年代半ば、アフリカに生息するハマダラカのほとんどは、もともとキク科植物由来のピレスロイド系殺虫剤に感受性があった。蚊の駆除は主に2つのピレスロイド系殺虫剤を用いた方法に依存していた。1つは、睡眠中の蚊を保護するための殺虫剤処理済みの蚊帳、もう1つは建物の壁に残留性殺虫剤を散布する方法である。これらの2つの方法だけでも、2000年から2015年の間に5億件以上のマラリア感染を防いだと考えられる。
しかし、ガーナからマラウイにかけての蚊は、以前の致死量の10倍もの濃度の殺虫剤に対して耐性を獲得するケースが頻繁に見られるようになっている。ハマダラカの駆除対策に加え、農業活動によって蚊がピレスロイド系殺虫剤に意図せず曝露されることがあり、これが蚊の耐性をさらに悪化させている。
アフリカの一部地域では、マラリア対策に用いられる4種類の殺虫剤に対して、ハマダラカが耐性を獲得している。
アノフェレス蚊とマラリア原虫はアフリカ以外にも生息しているが、アフリカでは殺虫剤耐性に関する研究はあまり一般的ではない。
南米の多くの地域では、マラリアの主要な媒介蚊はアノフェレス・ダーリンギ（Anopheles darlingi）です。この蚊はアフリカのマラリア媒介蚊とは非常に異なっており、別の属であるニッソリンクス属（Nyssorhynchus）に属する可能性さえあります。私は8か国の同僚とともに、1,000匹以上のアノフェレス・ダーリンギのゲノムを分析し、近年の人間の活動によって引き起こされた変化を含め、その遺伝的多様性を理解しようとしました。同僚たちは、ブラジルの大西洋岸からコロンビアのアンデス山脈の太平洋岸まで広がる広大な地域にある16か所からこれらの蚊を採取しました。
アフリカに生息する近縁種と同様に、*Anopheles darlingi* は極めて高い遺伝的多様性（ヒトの20倍以上）を示し、非常に大きな個体群を擁していることが分かりました。このような大きな遺伝子プールを持つ種は、新たな課題への適応力に優れています。個体群が非常に大きい場合、望ましい利点をもたらす適切な突然変異が発生する可能性が高まります。この突然変異が広がり始めると、個体数の優位性のおかげで、たとえ少数の蚊が偶然死んでも、その種が完全に絶滅することはありません。
対照的に、米国原産のハクトウワシは殺虫剤DDTに対する耐性を獲得せず、最終的に絶滅の危機に瀕した。数百万匹の昆虫の進化効率は、わずか数千羽の鳥のそれをはるかに凌駕する。実際、過去数十年の間に、アノフェレス・ダーリンギ蚊の薬剤耐性に関連する遺伝子に適応進化の兆候が見られるようになった。
ピレスロイド系殺虫剤やDDTなどの殺虫剤は、神経細胞内の開閉するイオンチャネルという同じ分子標的に作用します。これらのチャネルが開いているとき、神経細胞は他の細胞を刺激します。殺虫剤はこれらのチャネルを開いたままにして神経インパルスの伝達を継続させるため、昆虫は麻痺して死に至ります。しかし、昆虫はチャネル自体の形状を変化させることで耐性を獲得することができます。
他の科学者によるこれまでの遺伝子研究、そして我々の研究でも、アノフェレス・ダーリンギにこのような耐性は見つかっていません。その代わりに、耐性は毒性化合物を分解する酵素をコードする一連の遺伝子を介して、異なる方法で発達することが分かりました。P450と呼ばれるこれらの酵素の高い活性は、他の蚊における殺虫剤耐性の発達によく関与しています。20世紀半ばに殺虫剤の使用が始まって以来、同じP450遺伝子群が南米で少なくとも7回独立して変異しています。
フランス領ギアナでは、別のP450遺伝子群も同様の進化パターンを示し、これらの酵素と適応との密接な関連性がさらに確認された。さらに、蚊を密閉容器に入れ、ピレスロイド系殺虫剤に曝露させたところ、個々の蚊のP450遺伝子の違いが生存時間と相関していた。
南米では、殺虫剤を用いた大規模なマラリア対策は散発的にしか行われておらず、蚊の進化の主な要因ではなかった可能性がある。むしろ、蚊は間接的に農薬に曝露されていたと考えられる。興味深いことに、進化の最も顕著な兆候は、農業が発達した地域で観察された。
近年、新たなワクチンの開発やマラリア対策におけるその他の進歩が見られるものの、マラリアの蔓延を抑えるには蚊の駆除が依然として重要である。
マラリア対策として、複数の国が遺伝子工学の試験を行っている。この技術は、蚊の個体数を減らしたり、マラリア原虫に対する抵抗力を弱めたりするために、蚊の遺伝子を操作するものである。蚊の驚異的な適応能力が課題となる可能性はあるものの、その将来性は有望視されている。
私と同僚たちは、新たな農薬耐性の検出方法の改善に取り組んでいます。ゲノムシーケンスは、新規または予期せぬ進化反応を検出する上で依然として不可欠です。適応リスクは、長期的かつ強い選択圧下で最大となるため、農薬の使用を最小限に抑え、変更し、段階的に使用することで、耐性の発生を防ぐことができます。
薬剤耐性の進化に対抗するには、連携した監視と適切な対応が不可欠である。進化とは異なり、人間は未来を予測することができる。
ジェイコブ・A・テネッセンは、ハーバード大学T・H・チャン公衆衛生大学院およびブロード研究所を通じて、米国国立衛生研究所から資金提供を受けた。
投稿日時：2026年4月21日
