Hoe muggen mensen vinden: koolstofdioxide, warmte en huidgeur

Koolstofdioxide begint de zoektocht

Een mug op jacht begint met een pluim koolstofdioxide. Elke ademhaling die we uitblazen geeft het vrij, en het reist ver genoeg met de wind mee om een vrouwtje te waarschuwen dat er een warmbloedige gastheer in de buurt is. Sorrells en collega's lieten in 2022 in eLife iets belangrijks zien over dat eerste signaal. Met Aedes aegypti dienden ze een enkele puls koolstofdioxide van vijf seconden toe en observeerden daarna het gedrag. Vrouwtjes bleven ruim tien minuten in een verhoogde jachttoestand en reageerden veel sterker op lichaamswarmte. Sommige voedden zich tot veertien minuten na de oorspronkelijke blootstelling met vervangers van een bloedmaaltijd. De toestand trad alleen op bij onbevoede vrouwtjes die bloed zoeken; recent gevoede vrouwtjes en mannetjes vertoonden die niet. Koolstofdioxide lokt dus niet alleen. Het zet de mug in een aanhoudende zoekmodus.

Lichaamswarmte en infrarood op korte afstand

Zodra een mug in de buurt is, wordt warmte een bruikbaar kompas. Chandel en collega's toonden in 2024 in Nature aan dat vrouwtjes van Aedes aegypti thermische infraroodstraling van menselijke huid waarnemen. De auteurs beschrijven infrarood als een uitstekende directionele aanwijzing voor de middellange afstand, die naast andere zintuigen werkt en niet alleen. Vrouwtjes gaven de voorkeur aan een infraroodbron tot ongeveer 70 cm afstand; daarbuiten viel de voorkeur sterk terug, tot een preferentie-index van 0,15 op 80 cm en geen preferentie op 90 cm. Toevoeging van koolstofdioxide, menselijke geur en infrarood bij 34 graden Celsius verdubbelde het zoekgedrag naar een gastheer. De gastheerzoekindex steeg van 6,50% naar 12,93%. De aantrekking piekte bij 34 graden Celsius, de temperatuur van menselijke huid.

De moleculaire schakelaar voor warmtedetectie

De infraroodaanwijzing berust op een specifiek warmtegeactiveerd kanaal. Chandel en collega's stellen dat het detecteren van thermisch infrarood TRPA1 vereist, een ionkanaal dat tot expressie komt in neuronen aan de punt van de muggenantenne. Twee opsinen liggen ernaast in die neuronen en verhogen de gevoeligheid wanneer de infraroodintensiteit laag is. Het systeem gedraagt zich als een op huid afgestemde thermometer. De voorkeur volgde het temperatuurverschil tussen het doel en de omringende lucht, zodat de aanwijzing vervaagt naarmate de omgeving de huidtemperatuur nadert. Dat detail verklaart waarom muggen minder jagen in het heetste deel van een zeer warme dag en waarom de combinatie van aanwijzingen ertoe doet. Warmte alleen volbrengt zelden de reis; het vernauwt de laatste nadering zodra koolstofdioxide en geur het insect al dichtbij hebben gebracht.

Huidgeur is persoonlijk

Verschillende mensen trekken verschillende aantallen beten aan, en De Obaldia en collega's onderzochten waarom. In 2022 schreven zij in Cell over hun test met 64 gezonde proefpersonen. Elk droeg na het wassen zes uur lang nylon mouwen op de onderarmen, en de gedragen stof ging in twee-keuze-olfactometertests met Aedes aegypti. Het team voerde meer dan 2.330 gedragstests uit over 174 experimentele dagen. De voorkeuren bleken opmerkelijk stabiel over maanden en jaren, en hielden stand bij twee wildtype muggenstammen. De meest aantrekkelijke proefpersoon scoorde vier keer hoger dan de op één na meest aantrekkelijke, en meer dan 100 keer hoger dan de twee minst aantrekkelijke. Chemisch werk koppelde die rangorde aan verhoogde carbonzuren op de huid, met name pentadecaanzuur, heptadecaanzuur en nonadecaanzuur.

Geen enkele receptor verklaart aantrekkingskracht

Het team van De Obaldia onderzocht ook of één receptorpad bepaalt hoe aantrekkelijk iemand overkomt. Mutante muggen zonder de ionotrope receptor-coreceptoren Ir8a, Ir25a of Ir76b werden veel minder aangetrokken door menselijke geur in het algemeen, maar ze maakten nog steeds onderscheid tussen zeer aantrekkelijke en weinig aantrekkelijke proefpersonen. Orco-mutanten behielden de voorkeursrangorde van het wildtype. Dat betekent dat geen enkel receptorpad het verschil tussen mensen verklaart. Geurmengsels, zuurniveaus en andere stoffen dragen allemaal bij. Voor een lezer die persoonlijke bijtcijfers probeert te begrijpen, is dat nuttige context. Aantrekkingskracht is niet één chemische stof of één gen in de mug. Het is een samengesteld signaal van de menselijke huid, en het insect leest het via verschillende parallelle systemen.

Huidbacteriën bepalen het mengsel

Huidmicroben helpen de stoffen te produceren die muggen ruiken. Verhulst en collega's publiceerden in 2011 een onderzoek in PLoS ONE waarin ze dit testten met Anopheles gambiae sensu stricto, een malariamug. Achtenveertig volwassen mannelijke vrijwilligers van 20 tot 64 jaar deden mee, en de emissies van hun voeten werden getest tegen een ammoniakstandaard in olfactometer-bioassays. Zeer aantrekkelijke personen hadden een significant hogere bacteriële abundantie maar lagere diversiteit dan weinig aantrekkelijke personen. Bij een sequencing-diepte van 1000 was de fylogenetische diversiteit 38% hoger in de weinig aantrekkelijke groep. Staphylococcus-soorten waren 2,62 keer zo abundant in de zeer aantrekkelijke groep, terwijl Pseudomonas-soorten 3,11 keer zo abundant waren in de weinig aantrekkelijke groep. De auteurs concluderen dat de samenstelling van de huidmicrobiota de aantrekking van de gastheer rechtstreeks beïnvloedt.

Waarom dit belangrijk is voor preventie

De voorkeur om mensen te bijten is deels een erfelijke eigenschap van muggenpopulaties, geen vast kenmerk van elke soort. McBride en collega's onderzochten in 2014 in Nature binnen- en bosvormen van Aedes aegypti in Kenia. Vrouwtjes uit het bos gaven de voorkeur aan een cavia, terwijl binnenlandse vrouwtjes licht de voorkeur gaven aan een mens en in het algemeen ongeveer twee keer zo vaak reageerden. De auteurs koppelden die verschuiving aan verhoogde expressie en ligandsensitiviteit van de geurreceptor Or4, die reageert op een menselijke geurfractie overeenkomend met 6-methyl-5-hepten-2-on, bekend als sulcaton. Zeven belangrijke Or4-allelen segregeerden in de bestudeerde populaties, en beide effecten samen verklaarden 92% van de variatie. Dit onderzoek verklaart waarom kooldioxide, warmte en huidchemie samen zo'n doeltreffend jachtsysteem vormen, en waarom fysieke barrières en correct gespecificeerde afweermiddelen praktische bescherming blijven bieden.

Sources

• Nature: thermische infraroodstraling stuurt het zoekgedrag naar gastheren bij Aedes aegypti muggen
• Cell: verschillen in muggenaantrekkingskracht tussen mensen hangen samen met carbonzuurwaarden op de huid
• eLife: een aanhoudende gedragstoestand maakt langdurige predatie op mensen door muggen mogelijk
• PLoS ONE: Samenstelling van het microbioom van de menselijke huid beïnvloedt de aantrekkingskracht op malariamuggen
• Nature: Evolutie van de voorkeur van muggen voor mensen in verband gebracht met een geurreceptor