Комарите намират хората, като съчетават въглероден диоксид, телесна топлина, инфрачервено лъчение и химия на кожата. Ето какво показват рецензираните изследвания за всеки от тези сигнали.
Въглеродният двуокис поставя началото на търсенето
Комарите започват лова си, когато усетят струя въглероден двуокис. Той се отделя с всяко наше издишване и се носи по вятъра достатъчно далеч, за да предупреди женската, че наблизо има топлокръвен гостоприемник. Сорелс и колегите му, публикували в eLife през 2022 г., показаха нещо важно за този първи сигнал. Работейки с Aedes aegypti, те подали един единствен петсекунден импулс въглероден двуокис и наблюдавали поведението след това. Женските останали в повишено ловно състояние повече от десет минути и станали много по-чувствителни към телесната топлина. Някои се хранели със заместители на кръвна храна до четиринадесет минути след първоначалното излагане. Това състояние се появило само при ненахранени женски, търсещи кръв, а наскоро хранените женски и мъжките не го показали. С други думи, въглеродният двуокис не само привлича. Той превключва комара в устойчив режим на търсене.
Телесна топлина и инфрачервено лъчение отблизо
Щом комарът се озове наблизо, топлината се превръща в използваем компас. Chandel и колеги, в статия в Nature от 2024 г., показаха, че женските Aedes aegypti усещат топлинното инфрачервено лъчение, идващо от човешката кожа. Авторите описват инфрачервеното лъчение като отличен насочващ сигнал за средно разстояние, който действа заедно с другите сетива, а не самостоятелно. Женските предпочитаха инфрачервен източник на разстояние до около 70 cm; след това предпочитанието спадаше рязко и достигаше индекс на предпочитание 0,15 при 80 cm и нула при 90 cm. Добавянето на въглероден диоксид, човешка миризма и инфрачервено лъчение при 34 градуса по Целзий удвои поведението за търсене на гостоприемник. Индексът на търсене на гостоприемник нарасна от 6,50% на 12,93%. Привличането беше най-силно при 34 градуса по Целзий, температурата на човешката кожа.
Молекулният превключвател за усещане на топлина
Инфрачервеният сигнал зависи от специфичен активиран от топлина канал. Chandel и колеги твърдят, че усещането на топлинно инфрачервено лъчение изисква TRPA1, йонен канал, експресиран в неврони на върха на антената на комара. До него в тези неврони има два опсина, които повишават чувствителността, когато интензитетът на инфрачервеното лъчение е нисък. Системата работи като термометър, настроен за кожата. Предпочитанието следваше температурната разлика между целта и околния въздух, затова сигналът отслабва, когато средата се доближи до температурата на кожата. Този детайл обяснява защо комарите ловуват по-малко в най-горещата част на много топъл ден и защо комбинацията от сигнали е от значение. Самата топлина рядко завършва пътуването; тя стеснява окончателното приближаване, след като въглеродният диоксид и миризмата вече са довели насекомото наблизо.
Миризмата на кожата е лична
Различните хора привличат различен брой ухапвания и De Obaldia и колеги изследваха защо. В статия в Cell от 2022 г. те тестваха 64 здрави участници. Всеки носеше найлонови ръкави на предмишниците в продължение на шест часа след измиване, а износената тъкан влизаше в двуизборни олфактометрични тестове с Aedes aegypti. Екипът проведе повече от 2330 поведенчески опита в рамките на 174 експериментални дни. Предпочитанията се оказаха забележително стабилни с месеци и години и се запазиха при два щама диви комари. Най-привлекателният участник получи резултат четири пъти по-висок от следващия най-привлекателен и над 100 пъти по-висок от двамата най-малко привлекателни. Химичният анализ свърза тази подредба с повишени карбоксилни киселини в кожата, особено пентадеканова, хептадеканова и нонадеканова киселина.
Нито един рецептор не обяснява привличането
Екипът на Де Обалдия също провери дали един рецепторен път контролира колко привлекателен изглежда даден човек. Мутантни комари, на които липсват йонотропните корецептори Ir8a, Ir25a или Ir76b, показаха силно намалено привличане към човешка миризма като цяло, но въпреки това различаваха силно привлекателните субекти от слабо привлекателните. Мутантите с Orco запазиха класацията на предпочитанията на дивия тип. Резултатът означава, че нито един рецепторен път не обяснява разликата между хората. Смесите от миризми, нивата на киселините и другите съединения допринасят. За читател, който се опитва да разбере личната честота на ухапванията, това е полезна информация. Привлекателността не е едно химично вещество или един ген в комара. Тя е съставен сигнал от човешката кожа, а насекомото го разчита чрез няколко паралелни системи.
Бактериите по кожата оформят сместа
Кожните микроби помагат за производството на химикалите, които комарите надушват. Верхулст и колеги публикуваха изследване в PLoS ONE през 2011 г., което проверява това с Anopheles gambiae sensu stricto, преносител на малария. Участваха четиридесет и осем възрастни мъже доброволци на възраст от 20 до 64 години, а излъчванията, събрани от стъпалата им, бяха тествани срещу амонячен стандарт в олфактометрични биоанализи. Силно привлекателните индивиди имаха значително по-високо бактериално изобилие, но по-ниско разнообразие от слабо привлекателните индивиди. При дълбочина на секвениране 1000 филогенетичното разнообразие беше с 38% по-високо в слабо привлекателната група. Видовете Staphylococcus бяха 2,62 пъти по-изобилни в силно привлекателната група, докато видовете Pseudomonas бяха 3,11 пъти по-изобилни в слабо привлекателната група. Авторите заключават, че съставът на кожната микробиота пряко влияе върху привличането на гостоприемника.
Защо това е важно за превенцията
Склонността да хапят хора е донякъде наследствен признак на популациите комари, а не неизменно свойство на всеки вид. Макбрайд и колеги, в статия в Nature от 2014 г., изследват домашната и горската форма на Aedes aegypti в Кения. Горските женски предпочитат морско свинче, докато домашните женски слабо предпочитат човек и като цяло реагират около два пъти по-често. Авторите свързват тази промяна с повишена експресия и чувствителност на лиганда на обонятелния рецептор Or4, който реагира на човешка миризлива фракция, съответстваща на 6-метил-5-хептен-2-он, известен като сулкатон. В изследваните популации се разпределят седем основни алела на Or4 и двата ефекта заедно обясняват 92% от вариацията. Това изследване обяснява защо въглеродният диоксид, топлината и химията на кожата се съчетават в толкова ефективна система за лов и защо физическите бариери и правилно определените репеленти остават практична защита.
Sources
- Nature: Топлинното инфрачервено лъчение насочва поведението за търсене на гостоприемник при комарите Aedes aegypti
- Cell: Различното привличане на комарите към хората е свързано с нивата на карбоксилни киселини, произхождащи от кожата
- eLife: Устойчиво поведенческо състояние позволява продължително нападане на хора от комари
- PLoS ONE: Съставът на човешката кожна микробиота влияе върху привлекателността за маларийните комари
- Nature: Еволюцията на предпочитанието на комарите към хората е свързана с обонятелен рецептор