모기가 살충제에 내성을 나타내는 이유

모기 살충제 내성

한눈에 보는 정보 -

  • 모기는 일반적으로 사용하는 농업용 살충제에 대해 내성을 키우고 있지만, 모기의 천적은 그렇지 못하기 때문에 모기가 번식하기에 완벽한 환경을 조성하고 있는 상황입니다
  • 연구자들이 유기인산염 살충제 디메토에이트를 수십 년간 사용한 오렌지 농장의 모기와 살충제를 사용하지 않은 숲의 모기를 비교한 결과, 오렌지 농장에는 모기 개체 수가 두 배 많고 모기의 천적인 물잠자리 유충의 개체 수는 적다는 것을 발견했습니다
  • 오렌지 농장의 모기는 살충제 없는 숲의 모기보다 살충제에 대한 내성을 10배나 더 크게 보였습니다
  • 농장의 실잠자리는 살충제에 죽었으며, 이는 모기처럼 살충제에 내성이 생기지 않았음을 시사합니다
  • 모기가 살충제 내성을 효과적으로 발달시키는 한 메커니즘은 특정 해독 효소를 과다 생산하는 것입니다
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머콜라 박사로부터

작은 크기에도 불구하고, 모기는 치명적인 병을 퍼트리기 때문에 세계에서 가장 위험한 생물로 불리고 있습니다. 지구상에 있는 사람들의 절반 이상이 질병에 감염되어 있는 모기가 존재하는 지역에 살고 있으며, 매년 모기는 말라리아, 뎅기열 및 황열병으로 인한 수백만 명의 사망자를 발생시킵니다.

살충제는 모기와 같은 곤충에 대한 주요 방어책 중 하나이지만 대표적으로 내성이 생길 가능성 등 고유의 위험 요소들이 있습니다.

세계보건기구(WHO)는 커지고 있는 살충제 내성 문제에 주목하고 피레트로이드, 유기염소, 카바메이트 및 유기인산 등 네 가지 공통적으로 사용되는 살충제에 대한 내성이 아프리카, 미주, 동남아시아, 동지중해 및 서태평양 지역에 이미 널리 퍼져 있다고 보고하였습니다.

모기는 일반적으로 사용하는 살충제에 대해 내성을 나타내고 있으나 모기의 천적은 그렇지 못하여 모기가 번식하기에 완벽한 환경을 조성하고 있는 상황입니다. 역설적으로, 이런 식으로 살충제를 사용하는 것은 일부 지역에서 모기의 숫자를 증가시킬 수 있습니다.

모기가 번성하는 동안 모기의 천적은 죽을 수도 있습니다

유타 주립대학교의 연구자들은 코스타리카 오렌지 농장에 관한 연구를 진행하면서 다른 지역에서 물린 것보다 훨씬 많은 모기에 물린 점을 알게 되었습니다. 이는 잎의 주름 사이에 작은 물웅덩이를 가진 식물인 브로멜리아드에서 번성하는 모기 유충을 발견한 특별 연구의 첫 번째 부분으로 이어졌습니다.

연구자들이 유기 염산염 살충제인 디메토에이트를 수십 년간 사용한 오렌지 농장에 서식하는 모기와 살충제가 사용되지 않은 숲에 서식하는 모기를 비교한 결과, 오렌지 농장에는 모기 개체 수가 두 배 더 많고 모기의 천적인 물잠자리 유충의 개체 수는 적다는 것을 발견했습니다.

실험실에서 디메토에이트에 모기를 노출한 연구자들은 오렌지 농장의 모기가 원래의 숲 모기보다 살충제에 10배 이상 내성을 보였을 뿐 아니라 농장의 실잠자리가 디메토에이트에 죽었음을 발견했으며, 이는 모기가 가진 내성을 실잠자리는 가지지 않았음을 의미합니다.

"따라서 살충제에 대한 이러한 진화된 내성은 W.abebela [모기]가 살충제가 없는 장소보다 살충제에 노출된 지역에서 더 많이 존재하며 생태계의 천적이 없는 지역에서 번성할 수 있는지를 설명해줍니다"라고 연구원은 설명했습니다.

독성 농약이 없는 세계로 전환하려는 임무를 수행하는 비영리 단체인 비욘드 페스티사이드 (Beyond Pesticides)는 모기와 생물학적 포식자(천적)의 생물학적 차이가 살충제 내성 문제를 악화시키고 있다고 설명했습니다.

"연구된 모기의 생명주기는 모기가 내성을 가진 개체가 출현할 수 있는 더 빠른 기회를 제공하여 실잠자리보다 12~24배나 더 짧습니다. 짧은 생명주기를 감안할 때, 소수의 내성을 가진 모기조차도 개선된 유전특질로 신속히 지역을 장악할 수 있습니다.

실잠자리는 이런 속도를 따라잡을 수 없습니다. 이는 생태계에서 모기의 지배력을 더욱 강화합니다. 개체 수를 줄이는 포식동물이 없으면 모기는 새로운 서식지를 장악할 수 있습니다.

이 경우 화학 살충제를 많이 쓰는 나무 숲에 있는 모기는 더 큰 브로멜리아드 물속에 알을 낳을 수 있지만, 살충제가 없는 지역에서는 실잠자리 및 다른 포식자가 생존할 가능성이 매우 낮습니다."

천적이 독살되는 동안 모기는 유전적으로 적응합니다

살충제를 뿌리는 사람

모기가 농약에 대한 내성을 효율적으로 개발할 수 있게 하는 메커니즘 중 하나는 다음과 같이 특정 효소를 과잉 생산하는 것입니다.

  • 유기 인산 화합물 및 카바메이트 살충제에 대해 효율적인 카르복실에스테라아제
  • 유기 인산 화합물, 유기염소계 및 피레드로이드 살충제에 효과적인 글루타티온 -S- 전이 효소 또는 GST
  • 시토크롬 P450 의존성 모노옥시게나제가 대부분의 살충제 유형에 대해 효과적이며, 종종 다른 효소와 함께 사용됩니다

연구진이 살충제 내성에 관여할 가능성이 있는 760종 이상의 모기 유전자를 분석한 적어도 한 연구는 내성이 있는 곤충에서 해독 효소의 활성 증가가 효소를 코딩하는 유전자의 복제 수의 증가에 의해 유발되었다고 밝혔습니다.

살충제에 대한 내성이 있는 68개 이상 국가의 모기

모기와 같은 말라리아 매개체의 살충제 내성에 관한 세계보건기구의 전 세계 보고서에 따르면, 68개국에서 모기가 적어도 한 종류의 살충제에 내성이 있으며, 그중 57개국에서는 2개 이상의 종류에 내성이 있습니다.

2019년 2월 현재 세계 40개국 만이 세계보건기구의 보고서에서 권고한 바와 같이 살충제 내성 모니터링 및 관리 계획을 완료하여 문제의 범위에 대한 이해가 불완전하다는 것을 제시하고 있습니다.

말라리아 퇴치를 위한 세계적 전쟁은 살충제 살포와 살충제 도포 침대 모기장에 집중되어 있지만, 살충제 내성은 이러한 "무기들"을 무력화할 수 있습니다.

피레트로이드 살충제를 도포한 모기장에 대해서는 5개국에 걸쳐 실시한 5년간 평가 결과 모기들이 실험 대상 모든 지역에서 피레트로이드에 내성이 있었지만, 모기장을 사용하는 사람이 그렇지 않은 사람에 비해 여전히 현저히 낮은 말라리아 감염률을 보였습니다.

세계보건기구에 따르면 이들은 LLIN [장기간 유지 살충제 망]의 지속적인 효능을 그물 자체가 제공하는 장막과 모기가 피레트로이드에 대한 내성이 발달한 지역에서도 모기장이 여전히 모기를 죽이기 때문이라고 설명했습니다.

한 세계보건기구 과학자는 도포된 모기장에 앉는 내성 모기는 즉시 죽지 않을 것이나, 망을 통해 길을 찾고 있는 동안 계속해서 살충제에 노출되어 많은 노출로 인해 모기가 죽을 것이라고 합니다.

그러나 다른 연구에 의하면 도포된 것과 도포되지 않은 모기장 모두 "말라리아에 대한 명확한 방어 효과"가 있음이 밝혀졌습니다.

살충제 사용으로 치명적인 '트로픽 폭포'가 발생

살충제와 다른 제제를 사용하는 것은 이런 화학 물질이 고립되어 존재하지 않기 때문에 여러 가지 다른 문제들과 함께 내성이 있는 해충을 만들어 냅니다. 살충제를 환경에 사용하면 비욘드 페스티사이드가 묘사한 "트로픽 폭포"(trophic cascade)가 나타날 수 있습니다.

해당 단체는 "직접적 독성 이외에도 살충제는 동식물의 개체 수를 현저하게 줄이거나, 행동을 바꾸거나, 파괴할 수 있습니다. 이러한 효과는 먹이 사슬을 위아래로 끊어버리고 트로픽 폭포을 일으킵니다. 트로픽 폭포는 생태계 중재 농약 효과에 대해 쉽게 이해할 수 있는 사례 중 하나입니다.”라고 설명합니다.

단체는 종종 모기 방제를 위해 수생 환경에 살포되는 유기인산 살충제 말라티온의 예를 들고 있습니다. 이는 일반적으로 이 목적으로 몇 주 동안 저용량으로 살포됩니다.

연구자들은 농업 유출 같은 일회성 노출과 비교하여 이런 방식으로 화학물질을 살포했을 때의 효과를 다양한 플랑크톤과 올챙이에 대해 시험했습니다.

두 가지 유형의 노출 모두 피해를 입었으며 지속적으로 저용량 노출이 최악의 결과를 보였습니다. 비욘드 페스티사이드에 따르면, 살충제 노출로 인한 수생 환경의 트로픽 폭포는 생태계의 복잡성과 살충제가 일으키는 광범위한 영향을 보여줍니다.

"두 경우 모두 말라티온이 동물 플랑크톤에 미치는 영향으로 트로픽 폭포가 발생했습니다. 동물 플랑크톤 개체군을 억제함으로써 식물성 플랑크톤은 번영했습니다. 자유 부동 조류의 증가로 인해 물이 흐려지고 빛의 침투가 줄어들고 부착 생물이 감소하게 됩니다.

올챙이의 주된 먹이인 부착생물 조류의 감소, 표범 개구리의 성장과 발달이 지연되어 많은 생물들이 서식하는 늪이 마르기 전에 변태하는 데 실패했습니다. (나무 개구리는 일반적으로 영향을 받지 않았음)

단일 응용 메소코즘의 동물 플랑크톤은 결국 인구 회복을 경험했지만, 이 현상이 일어나기까지 거의 한 달 반이 걸렸습니다.

전반적으로 단일 용도 중간체의 개구리는 만성적으로 노출된 탱크의 개구리보다 약간 더 좋아졌으며 동물원 플랑크톤 개체군이 결코 되돌아오지 못하게 하는 지속적인 붕괴 상태를 경험했습니다."

유전자가 조작된 모기 방출

2018년 1월 플로리다 남부 사우스 마이애미에서 울베르시아 세균을 옮기는 실험실에서 산란된 에데스 아굽티(Aedes aegypti) 모기가 방출되었습니다. 이것은 마이애미-데이드 카운티 모기퇴치 테스트 프로그램의 첫 번째 단계였으며, 변형된 모기와 해당 통제 지역을 도시 내에서 받은 1.2 평방 킬로미터의 살포 구역을 목표로 삼았습니다.

6개월 동안 유전적으로 조작된 모기는 약 0.69 평방킬로미터 면적에 방출되었습니다. 최근 실험실에서 만든 모기를 방출하는 것에 대한 관심은 지카 바이러스에 대한 대응으로 최근 몇 년 동안 정점을 이루었습니다.

이 프로젝트는 모스키토메이트 사(MosquitoMate, Inc.)와 공동으로 마이애미-데이드 카운티 모기 통제와 서식처 관리부(Miami-Dade County Mosquito Control & Habitat Management Division)가 수행하며 기술을 고안했습니다.

모스키토메이트의 실험실에서 자란 수컷 모기는 자연적으로 최대 60%가 월바치아 박테리아에 감염되지만 에데스 에굽티 모기는 감염되지 않습니다.

수컷 월바치아 모기가 야생에서 암컷 모기와 짝짓기할 때 (결과적으로 박테리아를 가지지 않음), 결과적으로 알은 부화하지 않아 그 지역의 에데스 에굽티 모기의 수는 궁극적으로 감소해야 합니다.

이 프로젝트는 성공이었고, 알 부화의 실패로 이 지역에서 모기가 75% 감소했습니다. 그러나 일단 유전자 변형된 모기가 방출되면 (이미 그러했듯이) 야생 모기에 섞이는 것을 막을 수는 없습니다.

이것이 특정 바이러스의 확산을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만 의도하지 않은 다른 결과가 있을 수 있습니다. 곤충을 제거하는 생태계에 잠재적 파급 효과가 있습니다. 종의 제거 또는 철저하게 감소될 때마다 발생할 수 있습니다. 심지어 우리가 해충으로 간주하는 종조차도 발생할 수 있습니다.

모기는 주로 말라리아와 같은 치명적인 질병에 대한 성가신 숙주로 간주하지만 플로리다 대학의 곤충학자 필 로운니보스(Phil Lounibos) 박사는 모기를 완전히 제거하는 데 "바람직하지 못한 부작용"이 있을 수 있다고 지적했습니다. BBC 뉴스는 이렇게 보도하였습니다.

"... [로운니보스]는 식물 꿀을 먹는 모기가 중요한 수분 매개자라고 말했습니다. 모기의 유충(애벌레)을 먹는 물고기와 개구리는 새와 박쥐의 먹이 공급원이기도 합니다. 이는 먹이사슬의 위아래로 더 영향을 미칠 수 있습니다 ...

그는 모기가 공중 보건 관점에서 모기와 같거나 그보다 더 해로운 영향을 미치는 다른 곤충으로 대체될 수 있다고 경고했습니다. 그리고 이렇게 대체된 생물이 모기보다 더 빠르고 멀리 질병을 퍼트릴 수 있습니다."

모기를 피할 수 있는 도움말

여러분은 모기에 물리는 것을 피하기 위해 분별 있는 예방책을 취할 수도 있지만, 다음과 같은 사항도 고려해야 할 것입니다. 모기가 발생하기 쉬운 지역에서 야외 활동을 하게 되면 긴 소매와 바지를 착용하고 계피 잎 기름, 시트로넬라 에센셜 오일 또는 필요에 따라 캣닙 오일과 같은 (합성 화학 제품이 아닌) 천연 살충제를 사용하세요.

뒤뜰의 모기가 여러분을 괴롭히는 경우, 모기가 멀리하는 메리골드를 재배하거나 집에서 선풍기를 틀어 모기를 쫓을 수 있습니다.

반려동물 물그릇, 방구석, 쓰레기 및 재활용 쓰레기통, 여분의 타이어, 욕조 및 어린이 장난감 등에서 남아 있는 물을 제거하여 모기가 다른 곳에서 살도록 하는 것이 중요합니다. 이런 곳이 모기가 번식하는 장소이기 때문에 고인 물을 제거하면 많은 모기가 제거됩니다. 마지막으로, 모기는 박쥐가 가장 좋아하는 먹이 중 하나이기 때문에 박쥐 집을 설치하세요.