Kako komarci pronalaze ljude: ugljični dioksid, toplina i miris kože

Ugljik dioksid pokreće potragu

Komarac u potrazi počinje oblakom ugljik dioksida. Svaki izdah koji ispustimo oslobađa ga, a on putuje niz vjetar dovoljno daleko da upozori ženku da je toplokrvni domaćin u blizini. Sorrells i saradnici, u tekstu objavljenom u eLife 2022. godine, pokazali su nešto važno o tom prvom signalu. Radeći s vrstom Aedes aegypti, dali su jedan petosekundni puls ugljik dioksida i posmatrali ponašanje nakon toga. Ženke su ostale u pojačanom stanju lova više od deset minuta, postajući mnogo osjetljivije na toplotu tijela. Neke su se hranile zamjenama za krvni obrok do četrnaest minuta nakon prvobitnog izlaganja. Stanje se javljalo samo kod neuhranjenih ženki koje traže krv; nedavno uhranjene ženke i mužjaci nisu ga pokazivali. Ugljik dioksid, drugim riječima, ne samo da privlači. On prebacuje komarca u trajni režim potrage.

Toplota tijela i infracrveno zračenje na blizinu

Kad je komarac blizu, toplota postaje upotrebljiv kompas. Chandel i saradnici, u radu objavljenom u Nature 2024. godine, pokazali su da ženke Aedes aegypti osjećaju termalno infracrveno zračenje koje dolazi s ljudske kože. Autori opisuju infracrveno zračenje kao izuzetno usmjereni signal srednjeg dometa koji djeluje zajedno s drugim čulima, a ne samostalno. Ženke su preferirale infracrveni izvor do oko 70 cm udaljenosti; dalje od toga preferencija je naglo opadala, dostižući indeks preferencije 0,15 na 80 cm i nulu na 90 cm. Dodavanje ugljen dioksida, ljudskog mirisa i infracrvenog zračenja na 34 stepena Celzija udvostručilo je ponašanje traženja domaćina. Indeks traženja domaćina porastao je sa 6,50% na 12,93%. Privlačnost je bila najveća na 34 stepena Celzija, temperaturi ljudske kože.

Molekularni prekidač za detekciju toplote

Infracrveni signal zavisi od specifičnog kanala koji se aktivira toplotom. Chandel i saradnici navode da detekcija termalnog infracrvenog zračenja zahtijeva TRPA1, ionski kanal koji se ispoljava u neuronima na vrhu pipaka komarca. Uz njega se u tim neuronima nalaze i dva opsina koji povećavaju osjetljivost kada je intenzitet infracrvenog zračenja nizak. Sistem se ponaša kao termometar podešen na kožu. Preferencija je pratila temperaturnu razliku između mete i okolnog zraka, pa signal slabi kako se okolina približava temperaturi kože. Taj detalj objašnjava zašto komarci manje love u najtoplijem dijelu vrlo toplog dana i zašto je kombinacija signala važna. Sama toplota rijetko dovršava put; ona sužava završni prilaz tek kada su ugljen dioksid i miris već približili insekta.

Miris kože je ličan

Različite ljude ugrize različit broj komaraca, a De Obaldia i saradnici ispitivali su zašto. U radu objavljenom u Cell 2022. godine testirali su 64 zdrava ispitanika. Svaki je nosio najlonske rukave na podlakticama šest sati nakon pranja, a nošena tkanina išla je u dvostruke olfaktometrijske testove s Aedes aegypti. Tim je sproveo više od 2.330 bihevioralnih testova tokom 174 eksperimentalna dana. Preferencije su se pokazale izuzetno stabilnim tokom mjeseci i godina i zadržale su se kod dva divlja tipa soja komaraca. Najprivlačniji ispitanik imao je četiri puta veći rezultat od sljedećeg najprivlačnijeg, a preko 100 puta veći od dva najmanje privlačna. Hemijske analize povezale su taj poredak s povišenim karboksilnim kiselinama u koži, posebno pentadekanskom, heptadekanskom i nonadekanskom kiselinom.

Nijedan receptor sam po sebi ne objašnjava privlačnost

Tim De Obaldia također je ispitao da li jedan receptorski put kontroliše koliko atraktivno izgleda neka osoba. Mutantni komarci bez ionotropnih receptorskih koreceptora Ir8a, Ir25a ili Ir76b pokazali su ozbiljno smanjenu privlačnost prema ljudskom mirisu u cjelini, ali su i dalje razlikovali vrlo privlačne ispitanike od slabo privlačnih. Orco mutanti zadržali su preferencijski poredak divljeg tipa. Rezultat znači da nijedan receptorski put sam po sebi ne objašnjava razliku među ljudima. Mješavine mirisa, razine kiselina i drugi spojevi svi doprinose. Za čitaoca koji pokušava razumjeti vlastitu stopu ujeda, to je koristan kontekst. Privlačnost nije jedna hemikalija ni jedan gen u komarcu. To je složeni signal s ljudske kože, a insekt ga čita kroz nekoliko paralelnih sistema.

Bakterije na koži oblikuju mješavinu

Mikrobi na koži pomažu u proizvodnji hemikalija koje komarci osjete. Verhulst i kolege objavili su 2011. studiju u PLoS ONE koja je to testirala s Anopheles gambiae sensu stricto, vektorom malarije. Učestvovalo je četrdeset i osam odraslih muškaraca dobrovoljaca u dobi od 20 do 64 godine, a emisije prikupljene s njihovih stopala testirane su prema amonijačnom standardu u olfaktometarskim biotestovima. Vrlo privlačne osobe imale su značajno veću bakterijsku brojnost, ali manju raznolikost od slabo privlačnih osoba. Na dubini sekvenciranja 1000, filogenetska raznolikost bila je 38 posto veća u grupi slabo privlačnih. Vrste roda Staphylococcus bile su 2,62 puta brojnije u grupi vrlo privlačnih, dok su vrste roda Pseudomonas bile 3,11 puta brojnije u grupi slabo privlačnih. Autori zaključuju da sastav kožne mikrobiote direktno utiče na privlačnost domaćina.

Zašto je to važno za prevenciju

Preferencija za ugriz ljudi dijelom je nasljedna osobina populacija komaraca, a ne nepromjenjiva karakteristika svake vrste. McBride i saradnici, u radu objavljenom u časopisu Nature 2014. godine, proučavali su domaće i šumske oblike vrste Aedes aegypti u Keniji. Ženke iz šuma preferirale su zamorčića, dok su domaće ženke slabije preferirale čovjeka i ukupno reagovale otprilike dvostruko češće. Autori su tu promjenu povezali s povećanom ekspresijom i osjetljivošću receptora mirisa Or4 na ligande, koji reaguje na ljudsku frakciju mirisa koja odgovara 6-metil-5-hepten-2-onu, poznatom kao sulkaton. U proučavanim populacijama razdvojilo se sedam glavnih alela Or4, a ta dva efekta zajedno su objasnila 92% varijacije. Ovo istraživanje objašnjava zašto se ugljik dioksid, toplina i hemija kože spajaju u tako efikasan sistem lova, i zašto fizičke barijere i pravilno specificirani repelenti ostaju praktična zaštita.

Sources

• Nature: Toplinsko infracrveno zračenje usmjerava ponašanje komaraca Aedes aegypti u traženju domaćina
• Cell: Različita privlačnost komaraca prema ljudima povezana je s razinama karboksilnih kiselina iz kože
• eLife: Trajno stanje ponašanja omogućava komarcima dugotrajno lovljenje ljudi
• PLoS ONE: Sastav mikrobiote ljudske kože utiče na privlačnost za komarce malarije
• Nature: Evolucija sklonosti komaraca ka ljudima povezana je s receptorom za mirise