Kuidas sääsed inimesi leiavad: süsihappegaas, kuumus ja naha lõhn

Süsinikdioksiid käivitab otsingu

Jahti pidav sääsk alustab süsinikdioksiidi suunast. Iga väljahingatav hingamine vabastab seda ja see kandub allatuult piisavalt kaugele, et hoiatada emassääske soojaverelise peremeesorganismi lähedusest. Sorrells ja kaasautorid näitasid 2022. aastal ajakirjas eLife selle esimese signaali kohta midagi olulist. Töötades liigiga Aedes aegypti, andsid nad ühe viiesekundilise süsinikdioksiidi impulsid ja jälgisid seejärel käitumist. Emased jäid kõrgendatud jahtimisolekusse enam kui kümneks minutiks, muutudes kehasoojuse suhtes palju tundlikumaks. Mõned toitusid vereasendajatest kuni neliteist minutit pärast esialgset kokkupuudet. See olek ilmnes ainult toitumata verd otsivatel emastel; hiljuti toitunud emased ja isased seda ei näidanud. Süsinikdioksiid ei tõmba seega lihtsalt ligi. See lülitab sääse püsivasse otsingurežiimi.

Kehasoojus ja infrapunakiirgus lähidistantsil

Kui sääsk on lähedal, muutub soojus kasulikuks kompassiks. Chandel ja kaasautorid näitasid ajakirjas Nature 2024. aastal, et emased Aedes aegypti tajuvad inimnahalt tulevat infrapunakiirgust. Autorid kirjeldavad infrapunakiirgust silmapaistva keskmaa suunamärguandena, mis toimib koos teiste meeltega, mitte üksi. Emased eelistasid infrapunaallikat kuni umbes 70 cm kaugusel; kaugemal langes eelistus järsult, jõudes 80 cm juures eelistusindeksini 0,15 ja 90 cm juures nullini. Süsinikdioksiidi, inimlõhna ja 34 kraadi juures oleva infrapuna lisamine kahekordistas peremehe otsimise käitumist. Peremehe otsimise indeks tõusis 6,50%-lt 12,93%-le. Tõmme saavutas haripunkti 34 kraadi juures, mis on inimnahatemperatuur.

Soojuse tuvastamise molekulaarne lüliti

Infrapuna märguanne sõltub kindlast soojusega aktiveeritavast kanalist. Chandel ja kaasautorid väidavad, et infrapunakiirguse tuvastamiseks on vajalik TRPA1, ioonikanal, mida ekspresseeritakse sääse tundla tipus olevates neuronites. Nende neuronite kõrval paikneb kaks opsini, mis suurendavad tundlikkust, kui infrapuna intensiivsus on madal. Süsteem käitub nagu nahale häälestatud termomeeter. Eelistus järgis sihtmärgi ja ümbritseva õhu temperatuurierinevust, mistõttu märguanne nõrgeneb, kui keskkonna temperatuur läheneb nahatemperatuurile. See üksikasj selgitab, miks sääsed jahtivad vähem väga sooja päeva kuumimal osal ja miks märguannete kombinatsioon on oluline. Üksi soojus harva lõpetab teekonna; see kitsendab lõpp lähenemist alles siis, kui süsinikdioksiid ja lõhn on putuka juba lähedale toonud.

Nahalõhn on isiklik

Erinevad inimesed tõmbavad ligi erineva arvu hammustusi, ja De Obaldia ja kaasautorid uurisid, miks. Ajakirjas Cell 2022. aastal kirjutades testisid nad 64 tervet katseisikut. Igaüks kandis pärast pesemist kuus tundi nailonsärki käsivartel ning kulunud kangas läks Aedes aegypti kahe valikuga olfaktomeetri katsetesse. Meeskond tegi 174 katsepäeva jooksul rohkem kui 2330 käitumiskatset. Eelistused osutusid kuude ja aastate jooksul märkimisväärselt püsivateks ning püsisid kahe metsiktüüpi sääse tüve puhul. Kõige atraktiivsem katseisik sai neli korda kõrgema skoori kui järgmine kõige atraktiivsem ja üle 100 korra kõrgema kui kaks kõige vähem atraktiivset. Keemiline analüüs seostas seda järjestust kõrgemate nahakarboksüülhapete tasemetega, eriti pentadekaanhappe, heptadekaanhappe ja nonadekaanhappe puhul.

Ükski retseptor üksi ei selgita atraktiivsust

De Obaldia meeskond kontrollis ka, kas üks retseptoriraja juhib inimese atraktiivsust. Mutantkihulased, kellel puudusid ionotroopsed retseptori kaasretseptorid Ir8a, Ir25a või Ir76b, olid inimlõhna suhtes üldiselt tugevalt vähem atraktiivsed, kuid eristasid siiski väga atraktiivseid uuritavaid nõrgalt atraktiivsetest. Orco mutantidel säilis metsiktüübi eelistusjärjestus. Tulemus tähendab, et ükski retseptoriraja ei seleta inimestevahelist erinevust. Lõhnasegud, happetasemed ja muud ühendid aitavad kõik kaasa. Lugejale, kes püüab mõista isiklikku hammustussagedust, on see kasulik kontekst. Atraktiivsus ei ole üks kemikaal ega üks geen kihulases. See on inimnahalt tulev liitsignaal ja putukas loeb seda mitme paralleelse süsteemi kaudu.

Nahabakterid kujundavad segu

Naha mikroobid aitavad toota kemikaale, mida kihulased haistavad. Verhulst ja kaasautorid avaldasid 2011. aastal PLoS ONE'is uuringu, milles kontrolliti seda Anopheles gambiae sensu stricto, malaariavektori abil. Osales 48 täiskasvanud meesvabatahtlikku vanuses 20 kuni 64 ning nende jalgadelt kogutud eritisi testiti ammoniaagi standardi vastu olfaktomeetri biotestides. Väga atraktiivsetel isikutel oli märkimisväärselt suurem bakterite arvukus, kuid väiksem mitmekesisus kui vähe atraktiivsetel. Sekveneerimissügavusel 1000 oli fülogeneetiline mitmekesisus vähe atraktiivses rühmas 38% suurem. Staphylococcus'e liike oli väga atraktiivses rühmas 2,62 korda rohkem, Pseudomonas'e liike aga vähe atraktiivses rühmas 3,11 korda rohkem. Autorid järeldavad, et naha mikrobioomi koostis mõjutab otseselt peremeesorganismi atraktiivsust.

Miks see ennetamise juures oluline on

Inimeste hammustamise eelistus on osaliselt sääskede populatsioonide pärilik tunnus, mitte iga liigi muutumatu omadus. McBride ja kaasautorid uurisid ajakirjas Nature 2014. aastal Aedes aegypti kodust ja metsikut vormi Keenias. Metsikud emased eelistasid merisiga, kodused emased aga eelistasid nõrgalt inimest ning reageerisid üldiselt umbes kaks korda sagedamini. Autorid seostasid selle nihke lõhnaretseptori Or4 suurenenud ekspressiooni ja ligandi tundlikkusega, mis reageerib inimlõhna fraktsioonile, mis vastab 6-metüül-5-hepten-2-oonile ehk sulkatonile. Uuritud populatsioonides eraldus seitse peamist Or4 alleeli ning need kaks mõju koos selgitasid 92% varieeruvusest. See uurimus selgitab, miks süsihappegaas, soojus ja naha keemia moodustavad nii tõhusa küttimsüsteemi, ning miks füüsilised tõkked ja õigesti määratletud repellendid jäävad praktiliseks kaitseks.

Sources

• Nature: soojusinfrapuna suunab Aedes aegypti sääskede peremeesotsimiskäitumist
• Cell: sääskede erinev atraktiivsus inimeste suhtes on seotud nahast pärinevate karboksüülhapete tasemega
• eLife: püsiv käitumisseisund võimaldab sääskedel inimest pidevalt jahti pidada
• PLoS ONE: Inimese nahamikroobide koostis mõjutab atraktiivsust malaariasääskede jaoks
• Nature: Sääskede eelistuse arenemine inimeste suhtes on seotud lõhnaretseptoriga