Ako komáre nachádzajú ľudí: oxid uhličitý, teplo a pach kože

Hľadanie začína oxidom uhličitým

Komár, ktorý sa vydá na lov, začína pri oblaku oxidu uhličitého. Ten sa uvoľňuje s každým výdychom a vetrom sa šíri dosť ďaleko na to, aby samičke naznačil, že v blízkosti je teplokrvný hostiteľ. Sorrells a jeho kolegovia v roku 2022 v časopise eLife ukázali niečo dôležité o tomto prvom signále. Pri práci s Aedes aegypti podali jediný päťsekundový impulz oxidu uhličitého a potom sledovali správanie. Samičky zostali v zvýšenom loveckom stave viac ako desať minút a boli oveľa citlivejšie na telesné teplo. Niektoré sa kŕmili náhradami krvnej potravy až štrnásť minút po pôvodnom podnete. Tento stav sa objavil len u nekŕmených samičiek hľadajúcich krv; nedávno nakŕmené samičky ani samčeky ho nevykazovali. Oxid uhličitý teda nielen priťahuje. Prepína komára do pretrvávajúceho režimu hľadania.

Telesné teplo a infračervené žiarenie na blízko

Keď je komár blízko, teplo sa stáva použiteľným kompasom. Chandel a kolegovia v časopise Nature v roku 2024 ukázali, že samice Aedes aegypti vnímajú tepelné infračervené žiarenie z ľudskej kože. Autori opisujú infračervené žiarenie ako vynikajúci strednodobý smerový podnet, ktorý pôsobí spolu s inými zmyslami, nie samostatne. Samice uprednostňovali infračervený zdroj do vzdialenosti približne 70 cm, za touto hranicou preferencia prudko klesla a pri 80 cm dosiahla index preferencie 0,15, pri 90 cm už žiadny. Pridanie oxidu uhličitého, ľudského pachu a infračerveného žiarenia pri 34 stupňoch Celzia zdvojnásobilo hľadanie hostiteľa. Index hľadania hostiteľa stúpol z 6,50 % na 12,93 %. Príťažlivosť dosiahla vrchol pri 34 stupňoch Celzia, teda pri teplote ľudskej kože.

Molekulárny spínač detekcie tepla

Infračervený podnet závisí od špecifického teplom aktivovaného kanála. Chandel a kolegovia uvádzajú, že detekcia tepelného infračerveného žiarenia vyžaduje TRPA1, iónový kanál exprimovaný v neurónoch na špičke komárieho tykadla. V týchto neurónoch sú vedľa neho dva opsíny, ktoré zvyšujú citlivosť pri nízkej intenzite infračerveného žiarenia. Systém sa správa ako teplomer naladený na kožu. Preferencia sledovala teplotný rozdiel medzi cieľom a okolitým vzduchom, takže podnet slabne, keď sa prostredie približuje teplote kože. Tento detail vysvetľuje, prečo komáre lovia menej v najhorúcejšej časti veľmi teplého dňa a prečo je dôležitá kombinácia podnetov. Teplo samo zriedka dokončí cestu, zužuje len záverečný prístup, keď už oxid uhličitý a pach priniesli hmyz blízko.

Pach kože je osobný

Rôzni ľudia priťahujú rôzny počet uštipnutí a De Obaldia a kolegovia skúmali prečo. V časopise Cell v roku 2022 testovali 64 zdravých osôb. Každá nosila na predlaktiach nylonové návleky šesť hodín po umytí a obnosená tkanina išla do dvojvoľbových olfaktometrických testov s Aedes aegypti. Tím vykonal viac ako 2 330 behaviorálnych testov počas 174 experimentálnych dní. Preferencie sa ukázali ako pozoruhodne stabilné počas mesiacov a rokov a platili pri dvoch divých kmeňoch komárov. Najatraktívnejší subjekt dosiahol štvornásobne vyššie skóre ako druhý najatraktívnejší a viac ako 100-krát vyššie ako dva najmenej atraktívne. Chemická analýza spojila toto poradie so zvýšenými kožnými karboxylovými kyselinami, najmä kyselinou pentadekánovou, heptadekánovou a nonadekánovou.

Príťažlivosť nevysvetľuje jediný receptor

Tím De Obaldiu tiež testoval, či atraktivitu človeka riadi jediná receptorová dráha. Mutantné komáre bez ionotropných koreceptorov Ir8a, Ir25a alebo Ir76b vykazovali výrazne zníženú príťažlivosť k ľudskému pachu celkovo, no stále odlišovali veľmi príťažlivé osoby od málo príťažlivých. Orco mutanty si zachovali preferenčné poradie divokého typu. Výsledok znamená, že rozdiel medzi ľuďmi nevysvetľuje žiadna jednotlivá receptorová dráha. K rozdielu prispievajú zmesi pachov, hladiny kyselín a ďalšie zlúčeniny. Pre čitateľa, ktorý sa snaží pochopiť vlastnú mieru poštípania, je to užitočný kontext. Príťažlivosť nie je jedna chemická látka ani jeden gén v komárovi. Je to zložený signál z ľudskej kože a hmyz ho číta niekoľkými paralelnými systémami.

Baktérie na koži formujú zmes

Mikróby na koži pomáhajú vytvárať chemické látky, ktoré komáre cítia. Verhulst a kolegovia publikovali v roku 2011 v PLoS ONE štúdiu, ktorá to testovala s Anopheles gambiae sensu stricto, prenášačom malárie. Zúčastnilo sa 48 dospelých mužských dobrovoľníkov vo veku 20 až 64 rokov a emisie zozbierané z ich chodidiel sa testovali proti amoniakovému štandardu v olfaktometrických biotestoch. Veľmi príťažlivé osoby mali výrazne vyššiu bakteriálnu abundanciu, ale nižšiu diverzitu než málo príťažlivé osoby. Pri hĺbke sekvenovania 1000 bola fylogenetická diverzita o 38 % vyššia v skupine málo príťažlivých. Druhy Staphylococcus boli 2,62-krát hojnejšie v skupine veľmi príťažlivých, zatiaľ čo druhy Pseudomonas boli 3,11-krát hojnejšie v skupine málo príťažlivých. Autori uzatvárajú, že zloženie kožnej mikrobioty priamo ovplyvňuje príťažlivosť hostiteľa.

Prečo je to dôležité pre prevenciu

Preferencia uštipnutia človeka je čiastočne dedičná vlastnosť populácií komárov, nie nemenná črta každého druhu. McBride a kolegovia v roku 2014 v časopise Nature skúmali domácu a lesnú formu Aedes aegypti v Keni. Samice z lesa preferovali morča, kým domáce samice slabo preferovali človeka a celkovo reagovali približne dvakrát častejšie. Autori spojili tento posun so zvýšenou expresiou a citlivosťou ligandu čuchového receptora Or4, ktorý reaguje na ľudskú pachovú frakciu zodpovedajúcu 6-metyl-5-heptén-2-ónu, známemu ako sulkatón. V skúmaných populáciách segregovalo sedem hlavných alel Or4 a oba účinky spolu vysvetlili 92 % variácie. Tento výskum vysvetľuje, prečo sa oxid uhličitý, teplo a kožná chémia spájajú do takého účinného loveckého systému a prečo fyzické bariéry a správne špecifikované repelenty zostávajú praktickou ochranou.

Sources

• Nature: Tepelné infračervené žiarenie riadi vyhľadávanie hostiteľa u komára Aedes aegypti
• Cell: Rozdielna príťažlivosť komárov k ľuďom súvisí s hladinami karboxylových kyselín z kože
• eLife: Pretrvávajúci behaviorálny stav umožňuje komárom vytrvalo loviť ľudí
• PLoS ONE: Zloženie mikrobioty ľudskej kože ovplyvňuje atraktivitu pre maláriové komáre
• Nature: Evolúcia preferencie komárov pre ľudí súvisí s čuchovým receptorom