Cum găsesc țânțarii oamenii: dioxid de carbon, căldură și mirosul pielii

Dioxidul de carbon pornește căutarea

Un țânțar aflat în căutare începe cu un pâlc de dioxid de carbon. Fiecare respirație pe care o expirăm îl eliberează, iar acesta se deplasează în aval cu vântul suficient de departe pentru a avertiza o femelă că un gazdă cu sânge cald se află în apropiere. Sorrells și colegii săi, publicând în eLife în 2022, au arătat ceva important despre acest prim semnal. Lucrând cu Aedes aegypti, au administrat un singur puls de dioxid de carbon de cinci secunde și au urmărit comportamentul ulterior. Femelele au rămas într-o stare de vânătoare accentuată mai mult de zece minute, devenind mult mai receptive la căldura corpului. Unele s-ar hrăni cu înlocuitori de masă sanguină până la paisprezece minute după expunerea inițială. Starea a apărut doar la femelele nehrănite în căutare de sânge; femelele hrănite recent și masculii nu au prezentat-o. Dioxidul de carbon, cu alte cuvinte, nu doar atrage. El comută țânțarul într-un mod de căutare persistent.

Căldura corpului și infraroșu la distanță apropiată

Odată ce țânțarul este aproape, căldura devine un compas util. Chandel și colegii săi, într-un articol din Nature din 2024, au arătat că femelele de Aedes aegypti percep radiația termică infraroșie emanată de pielea umană. Autorii descriu infraroșul ca un semnal direcțional de excepție pe distanță medie, care acționează alături de ceilalți senzi, nu singur. Femelele au preferat o sursă infraroșie până la aproximativ 70 cm; dincolo de această distanță, preferința a scăzut brusc, ajungând la un indice de preferință de 0,15 la 80 cm și la zero la 90 cm. Adăugarea dioxidului de carbon, a mirosului uman și a infraroșului la 34 de grade Celsius a dublat comportamentul de căutare a gazdei. Indicele de căutare a gazdei a crescut de la 6,50% la 12,93%. Atracția a atins vârful la 34 de grade Celsius, temperatura pielii umane.

Comutatorul molecular pentru detectarea căldurii

Semnalul infraroșu depinde de un canal specific activat de căldură. Chandel și colegii săi afirmă că detectarea infraroșului termic necesită TRPA1, un canal ionic exprimat în neuronii de la vârful antenei țânțarului. Alături de el se află doi opsini în aceiași neuroni, care cresc sensibilitatea când intensitatea infraroșului este scăzută. Sistemul se comportă ca un termometru reglat pentru piele. Preferința a urmat diferența de temperatură dintre țintă și aerul din jur, așa că semnalul slăbește pe măsură ce mediul se apropie de temperatura pielii. Acest detaliu explică de ce țânțarii vânează mai puțin în partea cea mai fierbinte a unei zile foarte calde și de ce combinația de semnale contează. Căldura singură rareori încheie drumul; ea îngustează apropierea finală după ce dioxidul de carbon și mirosul au adus deja insecta aproape.

Mirosul pielii este personal

Oameni diferiți atrag un număr diferit de mușcături, iar De Obaldia și colegii săi au investigat de ce. Într-un articol din Cell din 2022, au testat 64 de subiecți sănătoși. Fiecare a purtat mâneci de nailon pe antebrațe timp de șase ore după spălare, iar țesătura purtată a fost introdusă în teste olfactometrice cu două opțiuni cu Aedes aegypti. Echipa a efectuat peste 2.330 de teste comportamentale pe parcursul a 174 de zile experimentale. Preferințele s-au dovedit remarcabil de stabile timp de luni și ani și s-au menținut la două tulpini sălbatice de țânțari. Subiectul cel mai atractiv a obținut un scor de patru ori mai mare decât următorul cel mai atractiv și de peste 100 de ori mai mare decât cei doi cel mai puțin atractivi. Analizele chimice au legat această ierarhie de nivelurile ridicate de acizi carboxilici din piele, în special acizii pentadecanoic, heptadecanoic și nonadecanoic.

Niciun receptor nu explică singur atracția

Echipa De Obaldia a testat de asemenea dacă o singură cale de receptori controlează cât de atrăgătoare pare o persoană. Țânțarii mutanți lipsiți de co-receptorii ionotropici Ir8a, Ir25a sau Ir76b au arătat o atracție puternic redusă față de mirosul uman în general, însă au distins în continuare subiecții foarte atrăgători de cei slab atrăgători. Mutanții Orco au păstrat clasamentul de preferință al tipului sălbatic. Rezultatul înseamnă că nicio cale de receptori nu explică diferența dintre oameni. Amestecurile de mirosuri, nivelurile de acid și alți compuși contribuie toate. Pentru un cititor care încearcă să înțeleagă ratele personale de mușcături, acesta este un context util. Atracția nu este o singură substanță chimică sau o singură genă din țânțar. Este un semnal compus din pielea umană, iar insecta îl citește prin mai multe sisteme paralele.

Bacteriile de pe piele modelează amestecul

Microbii pielii ajută la producerea substanțelor chimice pe care le miros țânțarii. Verhulst și colegii săi au publicat în 2011 un studiu în PLoS ONE care a testat acest lucru cu Anopheles gambiae sensu stricto, un vector al malariei. Au participat 48 de voluntari bărbați adulți cu vârste între 20 și 64 de ani, iar emanațiile colectate de pe picioarele lor au fost testate față de un standard de amoniac în bioanalize cu olfactometru. Persoanele foarte atrăgătoare aveau o abundență bacteriană semnificativ mai mare, dar o diversitate mai mică decât persoanele slab atrăgătoare. La o adâncime de secvențiere de 1000, diversitatea filogenetică era cu 38% mai mare în grupul slab atrăgător. Speciile de Staphylococcus erau de 2,62 ori mai abundente în grupul foarte atrăgător, iar speciile de Pseudomonas erau de 3,11 ori mai abundente în grupul slab atrăgător. Autorii concluzionează că compoziția microbiotei pielii influențează direct atracția gazdei.

De ce contează acest lucru pentru prevenire

Preferința de a înțepa oameni este în parte o trăsătură ereditară a populațiilor de țânțari, nu o caracteristică fixă a fiecărei specii. McBride și colegii săi, într-un articol din Nature din 2014, au studiat formele domestice și de pădure ale speciei Aedes aegypti din Kenya. Femelele de pădure au preferat un cobai, iar cele domestice au preferat slab un om și au răspuns în general de aproximativ două ori mai des. Autorii au legat această schimbare de creșterea expresiei și a sensibilității la liganzi a receptorului olfactiv Or4, care răspunde la o fracțiune de miros uman corespunzătoare 6-metil-5-hepten-2-onei, cunoscută ca sulcatonă. Șapte alele majore Or4 au segregat în populațiile studiate, iar cele două efecte împreună au explicat 92% din variație. Această cercetare explică de ce dioxidul de carbon, căldura și chimia pielii se combină într-un sistem de vânătoare atât de eficient și de ce barierele fizice și repelentele corect specificate rămân o protecție practică.

Sources

• Nature: Infraroșul termic orientează comportamentul de căutare a gazdei la țânțarul Aedes aegypti
• Cell: Atracția diferențiată a țânțarilor față de oameni este asociată cu nivelurile de acizi carboxilici derivați din piele
• eLife: O stare comportamentală persistentă permite țânțarilor să vâneze oameni în mod susținut
• PLoS ONE: Compoziția microbiotei pielii umane influențează atractivitatea pentru țânțarii malariei
• Nature: Evoluția preferinței țânțarilor pentru oameni, legată de un receptor olfactiv