Това е най-дълбоката нощ и вие се криете в леглото си, вързани до брадичката си в тъмна стая – и изведнъж чувате издайническия бръмчене на комар, който минава покрай ухото ви.
някои комар видовете се специализират в ухапването на хора и тези мънички кръвопийци превъзхождат да ни преследват. Въпросът е как комарите се фокусират върху жертвите си с такава прецизност?
Отговорът: Комарите могат да използват обонянието си, за да идентифицират следващата си човешка жертва, дори ако миризмата на този човек е смесена с тази на близките животни и околната среда. Хората излъчват уникален букет от аромати, различни от миризмите, излъчвани от други същества, а за комарите този аромат действа като огромен насочващ маяк, привличайки ги към ближния им. малко кръв хранене.
„Има общо повече от 3000 различни вида комари, но само няколко комари са специализирани в ухапването на хора“, казва Жилей Джао, постдокторант по невробиология и поведение в университета Корнел. Джао и колегите му проучиха един такъв вид комари, наречен Aedes aegyptiкоето показва огромно предпочитание към ухапване на хора, вместо да се храни с други животни.
“Aedes aegypti обичам хората. Те обичат нашата миризма“, казва Матю ДеДженаро, неврогенетик и доцент в Международния университет във Флорида, който не е участвал в изследването. За съжаление, паразитите носят широк спектър от патогени и могат да разпространяват болести като Зика, денга, чикунгуня и треска на хората, които убиват.
Свързани: Защо комарите бръмчат в ушите ни?
„Ние знаем това отдавна A. aegypti комарите са особено привлечени от… хората над другите животни. Това е част от причината те да представляват такава заплаха за общественото здраве“, казва Лора Б. Дювал, асистент в катедрата по биологични науки в Колумбийския университет, която не е участвала в проучването.
Предишни проучвания предполагат това A. aegypti комарите могат да помиришат въглеродния диоксид, който издишаме, и да използват този химически сигнал, за да намерят човешка плът за ухапване, според доклад от 2022 г. в списанието Комуникация с природата. Де Дженаро и неговите колеги наскоро открит че паразитите могат също да помиришат специфични компоненти на човешката пот, включително млечна киселина, каза той в имейл на Live Science. И друго проучване установи, че комарите се стичат Бельо Brevibacteriumбактерия, открита на човешки крака, която също придава на сирене Limburger отличителната миризма, По-рано съобщено Live Science.
Но въпреки че учените знаят, че всички тези химически сигнали помагат A. aegypti комарите са насочени към хората, „повечето от тях [cues] се срещат както при хора, така и при животни“, каза Дювал пред Live Science в имейл. успяха да направят разликата“, каза Дювал.
Проучването на Джао от 2022 г., публикувано на 4 май в списанието природатаоткри възможно решение на тази мистерия, като увеличи малкия мозък на комарите.
За да направят това, изследователите първо са използвали техника за редактиране на гени, наречена CRISPR-Cas9 за снаждане на гени за флуоресцентен протеин в комарите ДНК; те специално са използвали жени A. aegypti комари, тъй като мъжките от вида пият нектар, вместо да хапят хората. Веднъж вмъкнат, генът насочва клетките на комарите да залепят флуоресцентния протеин в специфични нервни клетки или неврони в насекомите; когато тези неврони се задействат, протеинът свети в отговор.
„Така че, когато невроните са активни, флуоресценцията се увеличава“, каза Джао, който е бил докторант в Принстънския университет по времето, когато е проведено изследването. По този начин екипът импрегнира центровете за обработка на миризми в мозъците на комарите с тези леки протеини и също така залепи протеините в органите на кръвопийците, като техните антени и кръвопийци, максиларни палпи, които са малки. сетивни органи, които излизат от устата на насекомите.
След това екипът излага комарите на проба от аромати, които са събрали от различни животни, включително плъхове, морски свинчета, пъдпъдъци, овце, кучета и, разбира се, хора; всеки от тези аромати, взети проби, съдържаше смес от различни съединения, отделяни от животните. За да види кои области от мозъците на комарите светват в отговор на различни аромати, екипът отряза слабите глави на насекомите.
Свързани: Трябва ли да убием всички комари на Земята?
“Мозъкът е супер малък”, само около 0,01 инча (0,5 милиметра) в диаметър, каза Джао. Работейки под микроскопи, екипът отстрани външната кутикула, покриваща главите на комарите, като внимателно изложи мозъците на насекомите, наситени с флуоресценция. Комарите останаха живи през цялата деликатна процедура. „Ръцете ви трябва да са стабилни, иначе ще разрушите мозъка“, каза той.
Екипът установи, че луковичен сноп от нерви, известен като гломерул, показва силен отговор на човешки миризми, но слаб отговор на миризми на животни. Те нарекоха тези нерви чувствителен към човека гломерул (H). Различен гломерул (обозначен с А) показва противоположния модел, реагирайки силно на животински миризми, но не и на човешки миризми, а трети гломерул (обозначен с B) реагира силно на всички миризми в теста. За да разбере по-добре тези модели на активиране, екипът раздели аромати от животински произход на техните компоненти, за да ги анализира поотделно и в различни смеси.
Те идентифицираха две съединения – известни като деканал и недеканал – които постоянно се появяват във високи количества в техните човешки ароматни проби, но в ниски количества в пробите от животни. Тези съединения имат сладка, лимонена миризма, подобна на портокалова кора, и се намират в човешкия себум, масло, произвеждано от жлезите в кожата.
Новоидентифицираният гломерул Н изглеждаше особено подходящ за тези съединения, като реагира особено силно на синтетична смес от двете. През това време гломерулът В реагира само скромно на тази миризма, а гломерулът А изобщо не реагира. на A. aegypti комарите показаха дълбоко привличане към сместа, дори летяха към нея, когато бяха тествани в аеродинамичен тунел, установиха изследователите. Това предполага, че деканалната, недеканалната и Н-гломерулната активност, предизвикана от съединенията, е от решаващо значение за това как комарите дебнат човешки гостоприемници.
“За мен е невероятно, че има само един гломерул, който има специфичен за мъжете модел на активиране. Бих си помислил, че има повече”, каза ДеДженаро. Въпреки това гломерулът H вероятно не работи в пълна изолация – комарите имат други сензорни системи, чувствителни към химикали, в допълнение към невроните, анализирани от екипа, които също им помагат да се настанят в гостоприемниците, каза Дювал. Glomerulus H изглежда просто е ключов двигател на A. aegypti поведение при лов на комари.
Авторите не са тествали дали блокиращата активност в гломерула Н ще се измести Aedes aegypti предпочитание на комарите далеч от хората и животните, но това може да бъде интересен път за изследване. На теория учените биха могли да разработят химически формули, които да намалят активността на гломерула Н и по този начин да направят репелентите срещу комари по-ефективни, каза ДеДженаро. Джао каза пред Live Science, че неговият колега в момента работи по разработването на такива съединения.
Друго потенциално приложение на изследването би било да се приготвят атрактанти за комари или химикали, които биха могли да се използват като стръв за „примамване на комарите далеч от хората и в капан“, отбеляза Дювал. Джао и колегите му са патентовали своята смес деканал-ундекан и се надяват да я използват за тази цел.
Джао каза, че подозира, че други видове комари вероятно проявяват подобни модели на мозъчно активиране в отговор на човешки миризми, при условие че използват хората като основен гостоприемник. „Би било интересно да разгледаме други видове, които са развили човешките предпочитания, напр Анофелес комари, които могат да пренасят маларияили видове с други предпочитания за гостоприемници, като птици Culex комари”, които обикновено хапят животни по-често от хората, каза Дювал.
Първоначално публикувано в Live Science.
