Комары находят людей, ориентируясь на совокупность углекислого газа, тепла тела, инфракрасного излучения и химического состава кожи. Вот что показывают рецензируемые исследования по каждому из этих сигналов.
Углекислый газ задаёт начало поиска
Поиск комара начинается со шлейфа углекислого газа. Он выделяется с каждым нашим выдохом и разносится по ветру достаточно далеко, чтобы предупредить самку о близости теплокровного хозяина. Сорреллс и коллеги в 2022 году в eLife показали нечто важное об этом первом сигнале. Работая с Aedes aegypti, они подавали одиночный пятисекундный импульс углекислого газа и наблюдали за поведением после него. Самки более десяти минут оставались в усиленном охотничьем состоянии, становясь намного чувствительнее к теплу тела. Некоторые питались заменителями крови до четырнадцати минут после исходного воздействия. Это состояние появлялось только у ненакормленных самок, ищущих кровь; недавно накормленные самки и самцы его не демонстрировали. Иными словами, углекислый газ не просто привлекает. Он переключает комара в устойчивый режим поиска.
Тепло тела и инфракрасное излучение на близком расстоянии
Когда комар оказывается рядом, тепло становится пригодным компасом. Чандел и коллеги в статье в Nature за 2024 год показали, что самки Aedes aegypti ощущают тепловое инфракрасное излучение, исходящее от кожи человека. Авторы описывают инфракрасное излучение как превосходный средовой ориентир, который действует вместе с другими органами чувств, а не сам по себе. Самки предпочитали источник инфракрасного излучения на расстоянии до примерно 70 см; дальше предпочтение резко падало, достигая индекса предпочтения 0,15 на 80 см и отсутствуя на 90 см. Добавление углекислого газа, человеческого запаха и инфракрасного излучения при 34 градусах Цельсия удваивало поисковое поведение в отношении хозяина. Индекс поиска хозяина вырос с 6,50% до 12,93%. Привлекательность достигала пика при 34 градусах Цельсия, температуре кожи человека.
Молекулярный переключатель обнаружения тепла
Инфракрасный сигнал зависит от конкретного активируемого теплом канала. Чандел и коллеги утверждают, что для обнаружения теплового инфракрасного излучения необходим TRPA1, ионный канал, экспрессируемый в нейронах на кончике антенны комара. Рядом с ним в этих нейронах находятся два опсина, которые повышают чувствительность при низкой интенсивности инфракрасного излучения. Система ведет себя как термометр, настроенный на кожу. Предпочтение отслеживало разницу температур между целью и окружающим воздухом, поэтому сигнал ослабевает по мере приближения среды к температуре кожи. Эта деталь объясняет, почему комары меньше охотятся в самую жаркую часть очень теплого дня и почему важно сочетание сигналов. Одно тепло редко завершает путь; оно сужает финальный подход, когда углекислый газ и запах уже привели насекомое близко.
Кожный запах индивидуален
Разных людей привлекает разное число укусов, и Де Обальдия с коллегами исследовали почему. В статье в Cell за 2022 год они протестировали 64 здоровых участника. Каждый носил нейлоновые рукава на предплечьях по шесть часов после мытья, и ношеная ткань попадала в двухвыборные ольфактометрические анализы с Aedes aegypti. Команда провела более 2330 поведенческих испытаний за 174 экспериментальных дня. Предпочтения оказались удивительно стабильными на протяжении месяцев и лет и сохранялись у двух диких штаммов комаров. Самый привлекательный участник набрал в четыре раза больше, чем следующий по привлекательности, и более чем в 100 раз больше, чем два наименее привлекательных. Химическая работа связала этот рейтинг с повышенным содержанием кожных карбоновых кислот, особенно пентадекановой, гептадекановой и нонадекановой кислот.
Ни один рецептор не объясняет привлекательность
Команда Де Обальдии также проверила, управляет ли привлекательностью человека какой-либо один рецепторный путь. Мутантные комары, лишённые корецепторов ионотропных рецепторов Ir8a, Ir25a или Ir76b, в целом проявляли сильно сниженную привлекательность к человеческому запаху, однако всё же отличали высокопривлекательных испытуемых от слабопривлекательных. Мутанты Orco сохранили ранжирование предпочтений дикого типа. Этот результат означает, что ни один рецепторный путь не объясняет различий между людьми. Смеси запахов, уровни кислот и другие соединения вносят свой вклад. Для читателя, пытающегося понять индивидуальные показатели укусов, это полезный контекст. Привлекательность не сводится к одному химическому веществу или одному гену комара. Это составной сигнал от кожи человека, и насекомое считывает его через несколько параллельных систем.
Бактерии кожи формируют смесь
Кожные микробы помогают производить химические вещества, которые чувствуют комары. Ферхюлст с коллегами опубликовали в PLoS ONE в 2011 году исследование, проверившее это на Anopheles gambiae sensu stricto, переносчике малярии. В нём участвовали сорок восемь взрослых мужчин-добровольцев в возрасте от 20 до 64 лет, а выделения, собранные с их стоп, тестировали против стандарта аммиака в ольфактометрических биотестах. У высокопривлекательных особей численность бактерий была значительно выше, а разнообразие ниже, чем у слабопривлекательных. При глубине секвенирования 1000 филогенетическое разнообразие было на 38% выше в слабопривлекательной группе. Виды Staphylococcus были в 2,62 раза обильнее в высокопривлекательной группе, а виды Pseudomonas в 3,11 раза обильнее в слабопривлекательной группе. Авторы заключают, что состав кожной микробиоты напрямую влияет на привлекательность хозяина.
Почему это важно для профилактики
Склонность кусать человека отчасти является наследуемым признаком популяций комаров, а не неизменной особенностью каждого вида. Макбрайд и коллеги в статье, опубликованной в Nature в 2014 году, изучили домашнюю и лесную формы Aedes aegypti в Кении. Самки из лесной формы предпочитали морскую свинку, тогда как самки домашней формы слабо предпочитали человека и в целом реагировали примерно вдвое чаще. Авторы связали этот сдвиг с усилением экспрессии и чувствительности рецептора запаха Or4 к лиганду, который соответствует человеческой фракции запаха, приходящейся на 6-метил-5-гептен-2-он, известный как сулкатон. В изученных популяциях расщеплялись семь основных аллелей Or4, и оба эффекта вместе объясняли 92% вариации. Это исследование объясняет, почему углекислый газ, тепло и химия кожи складываются в столь эффективную систему охоты и почему физические барьеры и правильно подобранные репелленты остаются практической защитой.
Sources
- Nature: тепловое инфракрасное излучение направляет поиск хозяина у комаров Aedes aegypti
- Cell: различия в привлекательности людей для комаров связаны с уровнем карбоновых кислот, выделяемых кожей
- eLife: устойчивое поведенческое состояние обеспечивает длительное нападение комаров на людей
- PLoS ONE: состав микрофлоры кожи человека влияет на привлекательность для малярийных комаров
- Nature: эволюция предпочтения комарами людей связана с обонятельным рецептором