Perjuangan melawan penyakit menular adalah perlombaan melawan evolusi. Bakteri mengembangkan resistensi terhadap antibiotik, dan virus terus berevolusi untuk menyebar lebih cepat. Penyakit yang ditularkan serangga merupakan medan pertempuran evolusi lainnya: serangga itu sendiri mengembangkan resistensi terhadap racun yang digunakan manusia untuk membunuh mereka.
Secara khusus, malaria yang ditularkan melalui nyamuk membunuh lebih dari 600.000 orang setiap tahunnya. Sejak Perang Dunia II,insektisida—senjata kimia yang dirancang untuk membunuh nyamuk Anopheles yang terinfeksi parasit malaria—telah digunakan untuk memerangi malaria.
Namun, nyamuk dengan cepat mengembangkan strategi untuk membuat hal-hal ini menjadi berbahaya.insektisida tidak efektif, yang membuat jutaan orang berisiko lebih tinggi terkena infeksi fatal. Studi saya yang baru saja diterbitkan, yang dilakukan bersama kolega, menjelaskan alasannya.
Sebagai seorang ahli genetika evolusi, saya mempelajari seleksi alam—dasar dari evolusi adaptif. Variasi genetik yang paling bermanfaat untuk bertahan hidup menggantikan variasi yang merugikan, sehingga menyebabkan perubahan pada spesies. Kemampuan evolusi nyamuk Anopheles benar-benar menakjubkan.
Pada pertengahan tahun 1990-an, sebagian besar nyamuk Anopheles di Afrika rentan terhadap insektisida piretroid, yang awalnya berasal dari bunga krisan. Pengendalian nyamuk terutama bergantung pada dua metode berbasis piretroid: kelambu yang diolah dengan insektisida untuk melindungi nyamuk yang sedang tidur dan semprotan insektisida residu pada dinding bangunan. Kedua metode ini saja kemungkinan telah mencegah lebih dari 500 juta kasus malaria antara tahun 2000 dan 2015.
Namun, nyamuk dari Ghana hingga Malawi kini sering mengembangkan resistensi terhadap pestisida pada konsentrasi 10 kali lebih tinggi daripada dosis mematikan sebelumnya. Selain upaya pengendalian nyamuk Anopheles, aktivitas pertanian secara tidak sengaja dapat memaparkan nyamuk pada insektisida piretroid, yang semakin memperburuk resistensi mereka.
Di beberapa wilayah Afrika, nyamuk Anopheles telah mengembangkan resistensi terhadap empat kelas insektisida yang digunakan untuk mengendalikan malaria.
Nyamuk Anopheles dan parasit malaria juga ditemukan di luar Afrika, di mana penelitian resistensi pestisida kurang umum.
Di sebagian besar Amerika Selatan, vektor malaria utama adalah nyamuk Anopheles darlingi. Nyamuk ini sangat berbeda dari vektor malaria di Afrika sehingga mungkin termasuk dalam genus yang berbeda—Nyssorhynchus. Bersama dengan kolega dari delapan negara, saya menganalisis genom lebih dari 1.000 nyamuk Anopheles darlingi untuk memahami keanekaragaman genetiknya, termasuk perubahan apa pun yang disebabkan oleh aktivitas manusia baru-baru ini. Kolega saya mengumpulkan nyamuk-nyamuk ini dari 16 lokasi di wilayah yang luas yang membentang dari pantai Atlantik Brasil hingga pantai Pasifik Andes di Kolombia.
Kami menemukan bahwa, seperti kerabatnya di Afrika, *Anopheles darlingi* menunjukkan keragaman genetik yang sangat tinggi—lebih dari 20 kali lipat dari manusia—yang menunjukkan populasi yang sangat besar. Spesies dengan kumpulan gen yang besar seperti itu sangat mampu beradaptasi dengan tantangan baru. Ketika populasinya sangat besar, kemungkinan munculnya mutasi yang sesuai yang memberikan keuntungan yang diinginkan meningkat. Setelah mutasi ini mulai menyebar, berkat keunggulan jumlah, bahkan kematian acak beberapa nyamuk pun tidak akan menyebabkan kepunahan totalnya.
Sebaliknya, elang botak, yang merupakan spesies asli Amerika Serikat, tidak pernah mengembangkan resistensi terhadap insektisida DDT dan akhirnya menghadapi kepunahan. Efisiensi evolusi jutaan serangga jauh melebihi efisiensi beberapa ribu burung saja. Bahkan, selama beberapa dekade terakhir, kita telah mengamati tanda-tanda evolusi adaptif pada gen yang terkait dengan resistensi obat pada nyamuk Anopheles darlingi.
Piretroid dan DDT, di antara insektisida lainnya, bekerja pada target molekuler yang sama: saluran ion yang dapat membuka dan menutup di sel saraf. Ketika saluran ini terbuka, sel saraf merangsang sel lain. Insektisida memaksa saluran ini untuk tetap terbuka dan terus mengirimkan impuls, yang menyebabkan kelumpuhan dan kematian serangga. Namun, serangga dapat mengembangkan resistensi dengan mengubah bentuk saluran itu sendiri.
Studi genetika sebelumnya oleh ilmuwan lain, serta studi kami, belum menemukan jenis resistensi ini pada Anopheles darlingi. Sebaliknya, kami menemukan bahwa resistensi berkembang dengan cara yang berbeda: melalui serangkaian gen yang mengkodekan enzim yang memecah senyawa beracun. Aktivitas tinggi enzim ini, yang dikenal sebagai P450, seringkali bertanggung jawab atas perkembangan resistensi pestisida pada nyamuk lain. Sejak munculnya penggunaan pestisida pada pertengahan abad ke-20, rangkaian gen P450 yang sama telah bermutasi secara independen setidaknya tujuh kali di Amerika Selatan.
Di Guyana Prancis, serangkaian gen P450 lainnya juga menunjukkan pola evolusi yang serupa, yang semakin menegaskan hubungan erat antara enzim-enzim ini dan adaptasi. Lebih lanjut, ketika nyamuk ditempatkan dalam wadah tertutup dan terpapar insektisida piretroid, perbedaan gen P450 di antara nyamuk individu berkorelasi dengan waktu bertahan hidup mereka.
Di Amerika Selatan, kampanye pengendalian malaria skala besar menggunakan pestisida hanya dilakukan secara sporadis dan mungkin bukan pendorong utama evolusi nyamuk. Sebaliknya, nyamuk mungkin terpapar pestisida pertanian secara tidak langsung. Menariknya, kami mengamati tanda-tanda evolusi yang paling jelas di wilayah dengan pertanian yang maju.
Terlepas dari munculnya vaksin baru dan kemajuan lain dalam pengendalian malaria dalam beberapa tahun terakhir, pengendalian nyamuk tetap menjadi kunci untuk mengurangi penyebaran malaria.
Beberapa negara sedang menguji rekayasa genetika untuk memerangi malaria. Teknologi ini melibatkan modifikasi genetik populasi nyamuk untuk mengurangi jumlahnya atau mengurangi resistensinya terhadap parasit malaria. Meskipun kemampuan adaptasi nyamuk yang luar biasa dapat menimbulkan tantangan, prospeknya menjanjikan.
Saya dan kolega saya sedang berupaya untuk meningkatkan metode pendeteksian resistensi pestisida yang baru muncul. Pengurutan genom tetap penting untuk mendeteksi respons evolusi baru atau yang tidak terduga. Risiko adaptif paling tinggi di bawah tekanan selektif yang berkepanjangan dan intens; oleh karena itu, meminimalkan, memodifikasi, dan mengatur tahapan penggunaan pestisida dapat membantu mencegah perkembangan resistensi.
Pemantauan terkoordinasi dan respons yang tepat sangat penting untuk memerangi resistensi obat yang terus berkembang. Tidak seperti evolusi, manusia mampu memprediksi masa depan.
Jacob A. Tennessen menerima pendanaan dari National Institutes of Health melalui Harvard TH Chan School of Public Health dan Broad Institute.
Waktu posting: 21 April 2026
