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

Ugljikov dioksid započinje potragu

Komarac u lovu započinje s oblakom ugljikova dioksida. Svaki izdah koji ispustimo oslobađa ga, a on putuje niz vjetar dovoljno daleko da upozori ženku kako je toplokrvni domaćin u blizini. Sorrells i suradnici, pisajući u eLifeu 2022., pokazali su nešto važno o tome prvom signalu. Radeći s Aedes aegypti, isporučili su jedan petsekundni puls ugljikova dioksida i promatrali ponašanje nakon toga. Ženke su ostale u pojačanom lovnom stanju više od deset minuta, postajući mnogo osjetljivije na tjelesnu toplinu. Neke su se hranile zamjenama krvnog obroka do četrnaest minuta nakon izvorne izloženosti. To se stanje pojavilo samo u nehranjenih ženki koje traže krv; nedavno hranjene ženke i mužjaci nisu ga pokazali. Ugljikov dioksid, drugim riječima, ne samo da privlači. On prebacuje komarca u trajni način pretraživanja.

Tjelesna toplina i infracrveno zračenje na blizinu

Kad je komarac blizu, toplina postaje upotrebljiv kompas. Chandel i kolege, u radu u časopisu Nature 2024., pokazali su da ženke Aedes aegypti osjećaju toplinsko infracrveno zračenje koje dolazi s ljudske kože. Autori opisuju infracrveno zračenje kao izvrstan usmjeravajući znak srednjeg dometa koji djeluje uz ostala osjetila, a ne samostalno. Ženke su preferirale infracrveni izvor do oko 70 cm udaljenosti; dalje je preferencija naglo padala, dosegnuvši indeks preferencije 0,15 na 80 cm i nulu na 90 cm. Dodavanje ugljikova dioksida, ljudskog mirisa i infracrvenog zračenja na 34 stupnja Celzija udvostručilo je ponašanje traženja domaćina. Indeks traženja domaćina porastao je sa 6,50% na 12,93%. Privlačnost je bila najveća na 34 stupnja Celzija, temperaturi ljudske kože.

Molekularni prekidač za osjet topline

Infracrveni znak ovisi o specifičnom kanalu koji se aktivira toplinom. Chandel i kolege navode da za otkrivanje toplinskog infracrvenog zračenja treba TRPA1, ionski kanal izražen u neuronima na vrhu komarčeve antene. Uz njega u tim neuronima stoje dva opsina i povećavaju osjetljivost kad je infracrveno zračenje slabog intenziteta. Sustav djeluje poput termometra podešenog na kožu. Preferencija je pratila temperaturnu razliku između cilja i okolnog zraka, pa znak slabi kako se okolina približava temperaturi kože. Taj detalj objašnjava zašto komarci manje love u najtoplijem dijelu vrlo toplog dana i zašto je važna kombinacija znakova. Sama toplina rijetko dovršava put; ona sužava završni prilaz kad su ugljikov dioksid i miris već približili kukca.

Miris kože je osoban

Različite ljude privlači različit broj ugriza, a De Obaldia i kolege istražili su zašto. U radu u časopisu Cell 2022. testirali su 64 zdrava ispitanika. Svaki je šest sati nakon pranja nosio najlonske rukave na podlakticama, a nošena tkanina išla je u dvostruke olfaktometrijske pokuse s Aedes aegypti. Tim je proveo više od 2.330 pokusa ponašanja tijekom 174 eksperimentalna dana. Preferencije su se pokazale iznimno stabilnima mjesecima i godinama te su se zadržale kod dvaju divljih sojeva komaraca. Najprivlačniji ispitanik imao je četiri puta viši rezultat od sljedećeg najprivlačnijeg i više od 100 puta viši od dvojice najmanje privlačnih. Kemijska analiza povezala je taj poredak s povišenim razinama karboksilnih kiselina u koži, posebno pentadekanske, heptadekanske i nonadekanske kiseline.

Nijedan receptor sam po sebi ne objašnjava privlačnost

Tim De Obaldia također je testirao kontrolira li jedan receptorski put koliko je osoba privlačna. Mutantni komarci bez ionotropnih koreceptora Ir8a, Ir25a ili Ir76b pokazali su izrazito smanjenu privlačnost prema ljudskom mirisu općenito, ali su i dalje razlikovali vrlo privlačne osobe od slabo privlačnih. Mutanti Orco zadržali su raspored preferencija divljeg tipa. Rezultat znači da nijedan receptorski put ne objašnjava razliku među ljudima. Mješavine mirisa, razine kiselina i drugi spojevi svi pridonose. Čitatelju koji pokušava razumjeti osobne stope ugriza to je koristan kontekst. Privlačnost nije jedna kemikalija ni jedan gen u komarcu. To je složeni signal s ljudske kože, a kukac ga čita kroz nekoliko paralelnih sustava.

Bakterije na koži oblikuju mješavinu

Mikrobi na koži pomažu proizvesti kemikalije koje komarci njuše. Verhulst i kolege objavili su 2011. studiju u PLoS ONE koja je to testirala s Anopheles gambiae sensu stricto, prijenosnikom malarije. Sudjelovalo je 48 odraslih muških dobrovoljaca u dobi od 20 do 64 godine, a emisije prikupljene s njihovih stopala testirane su protiv standarda amonijaka u biotestovima s olfaktometrom. Vrlo privlačne osobe imale su značajno veću brojnost bakterija, ali manju raznolikost od slabo privlačnih osoba. Na dubini sekvenciranja 1000 filogenetska raznolikost bila je 38% veća u skupini slabo privlačnih osoba. Vrste roda Staphylococcus bile su 2,62 puta brojnije u skupini vrlo privlačnih osoba, dok su vrste roda Pseudomonas bile 3,11 puta brojnije u skupini slabo privlačnih osoba. Autori zaključuju da sastav mikrobiote kože izravno utječe na privlačnost domaćina.

Zašto je to važno za prevenciju

Sklonost ugrizu ljudi dijelom je nasljedna osobina populacija komaraca, a ne nepromjenjiva značajka svake vrste. McBride i suradnici, u radu objavljenom u Natureu 2014., proučavali su domaći i šumski oblik vrste Aedes aegypti u Keniji. Ženke iz šume preferirale su zamorčić, dok su domaće ženke slabije preferirale čovjeka i ukupno reagirale otprilike dvostruko češće. Autori su tu promjenu povezali s povećanom ekspresijom i osjetljivošću receptora mirisa Or4 na ligande, koji reagira 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 su dva učinka zajedno objasnila 92% varijacije. Ovo istraživanje objašnjava zašto se ugljikov dioksid, toplina i kemija kože stapaju u tako učinkovit sustav lova te zašto fizičke prepreke i ispravno navedena sredstva za odbijanje 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 podrijetlom s kože
• eLife: Ustrajno stanje ponašanja omogućuje komarcima dugotrajno lovljenje ljudi
• PLoS ONE: Sastav mikrobiote ljudske kože utječe na privlačnost za malarijske komarce
• Nature: Evolucija sklonosti komaraca prema ljudima povezana je s receptorom mirisa