എത്യോപ്യയിലെ അവാഷിലെ സെബാറ്റ്കിലോയിലെ അനോഫിലിസ് കൊതുകുകളിലെ കീടനാശിനി പ്രതിരോധത്തിന്റെ ജീനോം-വൈഡ് പോപ്പുലേഷൻ ജനിതകശാസ്ത്രവും തന്മാത്രാ നിരീക്ഷണവും.

2012-ൽ ജിബൂട്ടിയിൽ കണ്ടെത്തിയതിനുശേഷം, ഏഷ്യൻ അനോഫിലിസ് സ്റ്റീഫൻസി കൊതുകുകൾ ആഫ്രിക്കൻ കൊതുകുകളുടെ കൊമ്പിൽ വ്യാപിച്ചു. ഈ ആക്രമണകാരിയായ വാഹകൻ ഭൂഖണ്ഡത്തിലുടനീളം വ്യാപിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് മലേറിയ നിയന്ത്രണ പരിപാടികൾക്ക് ഗുരുതരമായ ഭീഷണി ഉയർത്തുന്നു. കീടനാശിനികൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള കിടക്ക വലകളും ഇൻഡോർ അവശിഷ്ട സ്പ്രേയും ഉൾപ്പെടെയുള്ള വാഹക നിയന്ത്രണ രീതികൾ മലേറിയയുടെ ഭാരം ഗണ്യമായി കുറച്ചിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, അനോഫിലിസ് സ്റ്റീഫൻസി ജനസംഖ്യ ഉൾപ്പെടെയുള്ള കീടനാശിനി പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള കൊതുകുകളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന വ്യാപനം, നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന മലേറിയ നിർമാർജന ശ്രമങ്ങളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. ഫലപ്രദമായ മലേറിയ നിയന്ത്രണ തന്ത്രങ്ങൾ നയിക്കുന്നതിന് ജനസംഖ്യാ ഘടന, ജനസംഖ്യകൾക്കിടയിലുള്ള ജീൻ ഒഴുക്ക്, കീടനാശിനി പ്രതിരോധ മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ വിതരണം എന്നിവ മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്.
ആൻ. സ്റ്റീഫൻസി എങ്ങനെയാണ് HOA-യിൽ ഇത്രയധികം സ്ഥാപിതമായത് എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നത് പുതിയ മേഖലകളിലേക്കുള്ള അതിന്റെ സാധ്യത പ്രവചിക്കുന്നതിന് നിർണായകമാണ്. ജനസംഖ്യാ ഘടന, നിലവിലുള്ള തിരഞ്ഞെടുപ്പ്, ജീൻ ഒഴുക്ക് എന്നിവയെക്കുറിച്ച് ഉൾക്കാഴ്ച നേടുന്നതിന് വെക്റ്റർ സ്പീഷീസുകളെ പഠിക്കാൻ ജനസംഖ്യാ ജനിതകശാസ്ത്രം വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. ആൻ. സ്റ്റീഫൻസിയെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ജനസംഖ്യാ ഘടനയും ജീനോം ഘടനയും പഠിക്കുന്നത് അതിന്റെ അധിനിവേശ പാതയെയും അതിന്റെ ആവിർഭാവത്തിനുശേഷം സംഭവിച്ചേക്കാവുന്ന ഏതൊരു അഡാപ്റ്റീവ് പരിണാമത്തെയും വ്യക്തമാക്കാൻ സഹായിക്കും. ജീൻ ഒഴുക്കിന് പുറമേ, കീടനാശിനി പ്രതിരോധവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അല്ലീലുകളെ തിരിച്ചറിയാനും ജനസംഖ്യയിൽ ഈ അല്ലീലുകൾ എങ്ങനെ വ്യാപിക്കുന്നുവെന്ന് വെളിച്ചം വീശാനും ഇതിന് കഴിയുമെന്നതിനാൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് പ്രത്യേകിച്ചും പ്രധാനമാണ്20.
ഇന്നുവരെ, അധിനിവേശ സ്പീഷീസായ അനോഫിലിസ് സ്റ്റീഫൻസിയിലെ കീടനാശിനി പ്രതിരോധ മാർക്കറുകളുടെയും ജനസംഖ്യാ ജനിതകശാസ്ത്രത്തിന്റെയും പരിശോധന ഏതാനും കാൻഡിഡേറ്റ് ജീനുകളിൽ മാത്രമായി പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. ആഫ്രിക്കയിലെ ജീവിവർഗങ്ങളുടെ ആവിർഭാവം പൂർണ്ണമായി മനസ്സിലായിട്ടില്ല, പക്ഷേ ഒരു സിദ്ധാന്തം അത് മനുഷ്യരോ കന്നുകാലികളോ അവതരിപ്പിച്ചതാണെന്നാണ്. മറ്റ് സിദ്ധാന്തങ്ങളിൽ കാറ്റിലൂടെയുള്ള ദീർഘദൂര കുടിയേറ്റവും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ പഠനത്തിൽ ഉപയോഗിച്ച എത്യോപ്യൻ ഐസൊലേറ്റുകൾ അഡിസ് അബാബയിൽ നിന്ന് 200 കിലോമീറ്റർ കിഴക്കും ആഡിസ് അബാബയിൽ നിന്ന് ജിബൂട്ടിയിലേക്കുള്ള പ്രധാന ഗതാഗത ഇടനാഴിയിലുമായി സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന അവാഷ് സെബാറ്റ് കിലോ എന്ന പട്ടണത്തിൽ നിന്നാണ് ശേഖരിച്ചത്. ഉയർന്ന മലേറിയ പകരുന്ന ഒരു പ്രദേശമാണ് അവാഷ് സെബാറ്റ് കിലോ, കൂടാതെ അനോഫിലിസ് സ്റ്റീഫൻസിയുടെ വലിയൊരു ജനസംഖ്യയുമുണ്ട്, ഇത് കീടനാശിനികളെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് അനോഫിലിസ് സ്റ്റീഫൻസിയുടെ ജനസംഖ്യാ ജനിതകശാസ്ത്രം പഠിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന സ്ഥലമാക്കി മാറ്റുന്നു8.
എത്യോപ്യൻ ജനസംഖ്യയിൽ കീടനാശിനി പ്രതിരോധ മ്യൂട്ടേഷൻ kdr L1014F കുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയിൽ കണ്ടെത്തി, ഇന്ത്യൻ ഫീൽഡ് സാമ്പിളുകളിൽ ഇത് കണ്ടെത്തിയില്ല. ഈ kdr മ്യൂട്ടേഷൻ പൈറെത്രോയിഡുകൾക്കും DDT യ്ക്കും പ്രതിരോധം നൽകുന്നു, 2016 ൽ ഇന്ത്യയിലും 2018 ൽ അഫ്ഗാനിസ്ഥാനിലും ശേഖരിച്ച An. സ്റ്റെഫെൻസി ജനസംഖ്യയിൽ ഇത് മുമ്പ് കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. 31,32 രണ്ട് നഗരങ്ങളിലും വ്യാപകമായ പൈറെത്രോയിഡ് പ്രതിരോധത്തിന്റെ തെളിവുകൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, ഇവിടെ വിശകലനം ചെയ്ത മംഗലാപുരം, ബാംഗ്ലൂർ ജനസംഖ്യയിൽ kdr L1014F മ്യൂട്ടേഷൻ കണ്ടെത്തിയില്ല. ഈ SNP വഹിക്കുന്ന എത്യോപ്യൻ ഐസൊലേറ്റുകളുടെ കുറഞ്ഞ അനുപാതം, ഈ ജനസംഖ്യയിൽ അടുത്തിടെ മ്യൂട്ടേഷൻ ഉണ്ടായതായി സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഇവിടെ വിശകലനം ചെയ്തതിന് തൊട്ടുമുമ്പുള്ള വർഷത്തിൽ ശേഖരിച്ച സാമ്പിളുകളിൽ kdr മ്യൂട്ടേഷന്റെ തെളിവുകൾ ഒന്നും കണ്ടെത്തിയില്ലെന്ന് Awash-ൽ നടത്തിയ ഒരു മുൻ പഠനം ഇതിനെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു.18 ആംപ്ലിക്കോൺ ഡിറ്റക്ഷൻ സമീപനം ഉപയോഗിച്ച് ഒരേ മേഖലയിൽ/വർഷത്തിൽ നിന്നുള്ള ഒരു കൂട്ടം സാമ്പിളുകളിൽ കുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയിൽ ഈ kdr L1014F മ്യൂട്ടേഷൻ ഞങ്ങൾ മുമ്പ് തിരിച്ചറിഞ്ഞു.28 സാമ്പിൾ സൈറ്റുകളിലെ ഫിനോടൈപ്പിക് പ്രതിരോധം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ഈ പ്രതിരോധ മാർക്കറിന്റെ കുറഞ്ഞ അല്ലീൽ ആവൃത്തി സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ലക്ഷ്യ സൈറ്റ് പരിഷ്കരണത്തിന് പുറമെയുള്ള സംവിധാനങ്ങളാണ് ഈ നിരീക്ഷിച്ച ഫിനോടൈപ്പിന് കാരണമെന്ന്.
കീടനാശിനി പ്രതികരണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഫിനോടൈപ്പിക് ഡാറ്റയുടെ അഭാവമാണ് ഈ പഠനത്തിന്റെ ഒരു പരിമിതി. കീടനാശിനി പ്രതികരണത്തിൽ ഈ മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ സ്വാധീനം അന്വേഷിക്കുന്നതിന്, മുഴുവൻ ജീനോം സീക്വൻസിംഗ് (WGS) അല്ലെങ്കിൽ ടാർഗെറ്റുചെയ്‌ത ആംപ്ലിക്കോൺ സീക്വൻസിംഗ്, സസ്‌പെസിബിലിറ്റി ബയോഅസെയ്‌സുകൾ എന്നിവ സംയോജിപ്പിച്ച് കൂടുതൽ പഠനങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. പ്രതിരോധവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാവുന്ന ഈ പുതിയ മിസ്സൻസ് SNP-കൾ, നിരീക്ഷണത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനും പ്രതിരോധ ഫിനോടൈപ്പുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സാധ്യതയുള്ള മെക്കാനിസങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും സാധൂകരിക്കുന്നതിനുമുള്ള പ്രവർത്തനപരമായ പ്രവർത്തനങ്ങൾ സുഗമമാക്കുന്നതിനും ഉയർന്ന-ത്രൂപുട്ട് മോളിക്യുലാർ അസ്സേകൾക്കായി ലക്ഷ്യമിടുന്നു.
ചുരുക്കത്തിൽ, ഭൂഖണ്ഡങ്ങളിലുടനീളമുള്ള അനോഫിലിസ് കൊതുകുകളുടെ ജനിതകശാസ്ത്രത്തെക്കുറിച്ച് ഈ പഠനം ആഴത്തിലുള്ള ധാരണ നൽകുന്നു. വ്യത്യസ്ത ഭൂമിശാസ്ത്ര പ്രദേശങ്ങളിലെ വലിയ സാമ്പിളുകളിൽ മുഴുവൻ ജീനോം സീക്വൻസിംഗ് (WGS) വിശകലനം പ്രയോഗിക്കുന്നത് ജീൻ ഒഴുക്ക് മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും കീടനാശിനി പ്രതിരോധത്തിന്റെ മാർക്കറുകൾ തിരിച്ചറിയുന്നതിനും പ്രധാനമാണ്. വെക്റ്റർ നിരീക്ഷണത്തിലും കീടനാശിനി ഉപയോഗത്തിലും പൊതുജനാരോഗ്യ അധികാരികളെ വിവരമുള്ള തിരഞ്ഞെടുപ്പുകൾ നടത്താൻ ഈ അറിവ് പ്രാപ്തമാക്കും.
ഈ ഡാറ്റാസെറ്റിലെ കോപ്പി നമ്പർ വ്യതിയാനം കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഞങ്ങൾ രണ്ട് സമീപനങ്ങളാണ് ഉപയോഗിച്ചത്. ആദ്യം, ജീനോമിലെ തിരിച്ചറിഞ്ഞ CYP ജീൻ ക്ലസ്റ്ററുകളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ച ഒരു കവറേജ് അധിഷ്ഠിത സമീപനമാണ് ഞങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചത് (സപ്ലിമെന്ററി ടേബിൾ S5). ശേഖരണ സ്ഥലങ്ങളിലുടനീളം സാമ്പിൾ കവറേജ് ശരാശരി കണക്കാക്കി നാല് ഗ്രൂപ്പുകളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: എത്യോപ്യ, ഇന്ത്യൻ ഫീൽഡുകൾ, ഇന്ത്യൻ കോളനികൾ, പാകിസ്ഥാൻ കോളനികൾ. ഓരോ ഗ്രൂപ്പിനുമുള്ള കവറേജ് കേർണൽ സ്മൂത്തിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് നോർമലൈസ് ചെയ്യുകയും തുടർന്ന് ആ ഗ്രൂപ്പിനായുള്ള മീഡിയൻ ജീനോം കവറേജ് ഡെപ്ത് അനുസരിച്ച് പ്ലോട്ട് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.