Kaip uodai randa žmones: anglies dioksidas, šiluma ir odos kvapas

Anglies dioksidas pradeda paiešką

Medžiojantis uodas pradeda nuo anglies dioksido srauto. Kiekvienas mūsų iškvėpimas jį išskiria, ir jis nusklinda pavėjui pakankamai toli, kad įspėtų patelę apie netoliese esantį šiltakraujį šeimininką. Sorrells ir kolegos, 2022 m. rašę žurnale eLife, parodė kai ką svarbaus apie šį pirmąjį signalą. Tyrinėdami Aedes aegypti, jie pateikė vieną penkių sekundžių anglies dioksido impulsą ir stebėjo vėlesnį elgesį. Patelės daugiau nei dešimt minučių išliko padidėjusios medžioklės būsenos, tapdamos daug jautresnės kūno šilumai. Kai kurios maitinosi kraujo pakaitalais dar po keturiolikos minučių nuo pradinio poveikio. Ši būsena pasireiškė tik nemaitintoms patelėms, ieškančioms kraujo; neseniai maitintos patelės ir patinai jos neparodė. Kitaip tariant, anglies dioksidas ne tik vilioja. Jis įjungia uodą į nuolatinį paieškos režimą.

Kūno šiluma ir infraraudonieji spinduliai iš arti

Kai uodas atsiduria netoli, šiluma tampa naudingu kompasu. Chandel ir kolegos, 2024 m. rašę žurnale Nature, parodė, kad Aedes aegypti patelės jaučia nuo žmogaus odos sklindančią šiluminę infraraudonąją spinduliuotę. Autoriai infraraudonuosius spindulius apibūdina kaip išskirtinį vidutinio nuotolio krypties signalą, kuris veikia kartu su kitais jutimais, o ne atskirai. Patelės pirmenybę teikė infraraudonųjų spindulių šaltiniui iki maždaug 70 cm atstumo; toliau pirmenybė smarkiai krito ir 80 cm atstumu pasiekė 0,15 pirmenybės indeksą, o 90 cm atstumu jos nebuvo. Pridėjus anglies dioksido, žmogaus kvapo ir 34 laipsnių Celsijaus infraraudonųjų spindulių, ieškojimas šeimininko padvigubėjo. Ieškojimo šeimininko indeksas pakilo nuo 6,50% iki 12,93%. Trauka buvo didžiausia esant 34 laipsnių Celsijaus, žmogaus odos temperatūrai.

Molekulinis šilumos jutimo jungiklis

Infraraudonųjų spindulių signalas priklauso nuo konkretaus šiluma aktyvuojamo kanalo. Chandel ir kolegos teigia, kad šiluminiams infraraudoniesiems spinduliams aptikti reikia TRPA1, jonų kanalo, kurį išreiškia uodo antenos galiuke esantys neuronai. Tų neuronų šone yra du opsinai, kurie padidina jautrumą, kai infraraudonųjų spindulių intensyvumas mažas. Sistema veikia kaip prie odos suderintas termometras. Pirmenybė sekė skirtumą tarp taikinio ir aplinkinio oro temperatūros, todėl signalas silpnėja, kai aplinka artėja prie odos temperatūros. Ši detalė paaiškina, kodėl uodai mažiau medžioja karščiausioje labai šiltos dienos dalyje ir kodėl derinys signalų yra svarbus. Vien šiluma retai užbaigia kelią; ji susiaurina paskutinį prisiartinimą, kai anglies dioksidas ir kvapas jau yra priartinę vabzdį.

Odos kvapas yra asmeninis

Skirtingus žmones traukia skirtingas įkandimų skaičius, o De Obaldia ir kolegos nagrinėjo, kodėl. 2022 m. rašydami žurnale Cell, jie ištyrė 64 sveikus tiriamuosius. Kiekvienas po šešių valandų, praėjus nuo nusiprausimo, dėvėjo nailonines rankoves ant dilbių, o dėvėtas audinys buvo naudojamas dviejų pasirinkimų olfaktometro tyrimuose su Aedes aegypti. Komanda atliko daugiau nei 2 330 elgsenos bandymų per 174 eksperimentines dienas. Pirmenybė pasirodė esanti nepaprastai stabili mėnesius ir metus ir išliko su dviem laukinio tipo uodų kamienais. Patraukliausias tiriamasis surinko keturis kartus daugiau nei kitas pagal patrauklumą ir daugiau nei 100 kartų daugiau nei du mažiausiai patrauklūs. Cheminiai tyrimai šį reitingą susiejo su padidėjusiomis odos karboksirūgštimis, ypač pentadekano, heptadekano ir nonadekano rūgštimis.

Patrauklumo nepaaiškina vienas receptorius

De Obaldia komanda taip pat tikrino, ar vienas receptorių kelias lemia, kiek žmogus atrodo patrauklus. Mutantiniai uodai, kuriems trūko jonotropinio receptoriaus koreceptorių Ir8a, Ir25a arba Ir76b, apskritai buvo smarkiai mažiau traukiami žmogaus kvapo, tačiau vis tiek skyrė labai patrauklius tiriamuosius nuo mažai patrauklių. Orco mutantai išlaikė laukinio tipo pirmenybės eiliškumą. Rezultatas reiškia, kad joks vienas receptorių kelias nepaaiškina skirtumo tarp žmonių. Kvapų mišiniai, rūgščių kiekis ir kiti junginiai prisideda visi. Skaitytojui, bandančiam suprasti asmeninius įkandimų dažnius, tai naudingas kontekstas. Patrauklumas nėra vienas chemikalas ar vienas uodo genas. Tai sudėtinis žmogaus odos signalas, o vabzdys jį perskaito per kelias lygiagrečias sistemas.

Odos bakterijos formuoja mišinį

Odos mikrobai padeda gaminti chemikalus, kuriuos uodai užuodžia. Verhulst ir kolegos 2011 m. paskelbė PLoS ONE tyrimą, kuriame tai tikrino su Anopheles gambiae sensu stricto, maliarijos pernešėju. Dalyvavo keturiasdešimt aštuoni 20-64 metų suaugę vyrai savanoriai, o nuo jų pėdų surinkti išskyrai buvo testuojami prieš amoniako standartą olfaktometro biotestais. Labai patrauklių asmenų bakterijų gausa buvo reikšmingai didesnė, bet įvairovė mažesnė nei mažai patrauklių asmenų. Esant 1000 sekoskaitos gyliui, filogenetinė įvairovė mažai patrauklioje grupėje buvo 38 % didesnė. Staphylococcus rūšys labai patrauklioje grupėje buvo 2,62 karto gausesnės, o Pseudomonas rūšys mažai patrauklioje grupėje buvo 3,11 karto gausesnės. Autoriai daro išvadą, kad odos mikrobiotos sudėtis tiesiogiai veikia šeimininko patrauklumą.

Kodėl tai svarbu prevencijai

Polinkis kaip uodų populiacijų savybė iš dalies yra paveldimas, o ne pastovi kiekvienos rūšies ypatybė. McBride ir kolegos 2014 m. žurnale Nature paskelbtame tyrime nagrinėjo namines ir miško Aedes aegypti formas Kenijoje. Miško patelės pirmenybę teikė jūrų kiaulytei, o naminės patelės silpnai pirmenybę teikė žmogui ir apskritai reagavo maždaug du kartus dažniau. Autoriai tą pokytį siejo su padidėjusia kvapų receptoriaus Or4 raiška ir ligandų jautrumu; šis receptorius reaguoja į žmogaus kvapo frakciją, atitinkančią 6-metil-5-hepten-2-oną, vadinamą sulkatonu. Tirtose populiacijose segrehavo septyni pagrindiniai Or4 aleliai, o abu poveikiai kartu paaiškino 92 % variacijos. Šis tyrimas aiškina, kodėl anglies dioksidas, šiluma ir odos chemija susijungia į toką veiksmingą medžioklės sistemą ir kodėl fizinės užtvaros bei tinkamai parinkti repelentai išlieka praktiška apsauga.

Sources

• Nature: šiluminė infraraudonoji spinduliuotė nukreipia Aedes aegypti uodų šeimininko paieškos elgesį
• Cell: skirtingą uodų trauką žmonėms sieja su odos kilmės karboksirūgščių kiekiu
• eLife: ilgalaikė elgesio būsena leidžia uodams nuolat medžioti žmones
• PLoS ONE: Žmogaus odos mikrobiotos sudėtis veikia patrauklumą malarijos uodams
• Nature: Uodų polinkio prie žmonių evoliucija siejama su kvapų receptorių