Kako komarji najdejo ljudi: ogljikov dioksid, toplota in vonj kože

Ogljikov dioksid sproži iskanje

Komarica, ki se odpravi na lov, začne s curkom ogljikovega dioksida. Ta se sprošča z vsakim izdihom in potuje po vetru dovolj daleč, da samico opozori, da je v bližini toplokrvni gostitelj. Sorrells in sodelavci so leta 2022 v reviji eLife pokazali nekaj pomembnega o tem prvem signalu. Delali so z vrsto Aedes aegypti, ji dali en sam petsekundni impulz ogljikovega dioksida in opazovali vedenje po njem. Samice so več kot deset minut ostale v povišanem stanju lova in postale veliko bolj odzivne na telesno toploto. Nekatere so se hranile z nadomestki krvnega obroka še do štirinajst minut po prvotni izpostavitvi. Stanje se je pokazalo le pri nehranjenih samicah, ki so iskale kri; nedavno hranjene samice in samci ga niso kazali. Ogljikov dioksid torej ne le privlači. Komarico preklopi v vztrajni način iskanja.

Telesna toplota in infrardeče sevanje na blizu

Ko je komar blizu, toplota postane uporaben kompas. Chandel in sodelavci so leta 2024 v reviji Nature pokazali, da samice Aedes aegypti zaznavajo toplotno infrardeče sevanje, ki prihaja s človeške kože. Avtorji infrardeče sevanje opisujejo kot odličen smerni namig na srednji razdalji, ki deluje skupaj z drugimi čutili, ne samostojno. Samice so imele raje vir infrardečega sevanja do približno 70 cm stran; dlje je naklonjenost strmo padla in dosegla indeks naklonjenosti 0,15 pri 80 cm, pri 90 cm pa je ni bilo. Dodatek ogljikovega dioksida, človeškega vonja in infrardečega sevanja pri 34 stopinjah Celzija je podvojil iskanje gostitelja. Indeks iskanja gostitelja se je dvignil s 6,50 % na 12,93 %. Privlačnost je dosegla vrh pri 34 stopinjah Celzija, temperaturi človeške kože.

Molekularno stikalo za zaznavanje toplote

Infrardeči namig je odvisen od posebnega s toploto aktiviranega kanala. Chandel in sodelavci navajajo, da zaznavanje toplotnega infrardečega sevanja zahteva TRPA1, ionski kanal, izražen v nevronih na konici komarjeve antene. Ob njem v teh nevronih ležita dva opsina in povečata občutljivost, ko je jakost infrardečega sevanja nizka. Sistem se obnaša kot termometer, uglašen na kožo. Naklonjenost je sledila temperaturni razliki med tarčo in okoliškim zrakom, zato namig slabi, ko se okolje približuje temperaturi kože. Ta podrobnost pojasnjuje, zakaj komarji v najbolj vročem delu zelo toplega dne manj lovijo in zakaj je pomembna kombinacija namigov. Sama toplota le redko dokonča pot; zoži le končni približek, ko so ogljikov dioksid in vonjave žuželko že pripeljali blizu.

Vonj kože je oseben

Različne ljudi privlači različno število ugrizov, De Obaldia in sodelavci pa so raziskali, zakaj. Leta 2022 so v reviji Cell preizkusili 64 zdravih oseb. Vsaka je po umivanju šest ur nosila najlonske rokave na podlakteh, nošena tkanina pa je bila uporabljena v dvotirnih olfaktometričnih preizkusih z Aedes aegypti. Ekipa je izvedla več kot 2.330 vedenjskih poskusov v 174 poskusnih dneh. Naklonjenosti so bile izjemno stabilne več mesecev in let ter so se obdržale pri dveh divjih sevih komarjev. Najbolj privlačna oseba je dosegla štirikrat višjo oceno od naslednje najbolj privlačne in več kot 100-krat višjo od dveh najmanj privlačnih. Kemične analize so to razvrstitev povezale s povišanimi karboksilnimi kislinami na koži, zlasti s pentadekanojsko, heptadekanojsko in nonadekanojsko kislino.

Nobena posamezna pot receptorjev ne pojasni privlačnosti

Ekipa De Obaldia je preverila tudi, ali ena sama pot receptorjev nadzoruje, kako privlačna se zdi oseba. Mutanti komarjev, ki jim manjkajo ko-receptorji ionotropnih receptorjev Ir8a, Ir25a ali Ir76b, so kazali močno zmanjšano privlačnost do človeškega vonja na splošno, a so še vedno ločevali zelo privlačne posameznike od slabo privlačnih. Mutanti orco so ohranili preferenčni razvrstitev divjega tipa. Rezultat pomeni, da nobena posamezna pot receptorjev ne pojasni razlike med ljudmi. Mešanice vonjav, ravni kislin in druge spojine vse prispevajo. Za bralca, ki skuša razumeti osebne stopnje ugrizov, je to koristen kontekst. Privlačnost ni ena kemikalija ali en gen v komarju. Je sestavljen signal s človeške kože, žuželka pa ga bere prek več vzporednih sistemov.

Bakterije na koži oblikujejo mešanico

Mikroorganizmi na koži pomagajo proizvajati kemikalije, ki jih komarji vonjajo. Verhulst in sodelavci so to preizkusili v študiji, objavljeni v PLoS ONE leta 2011, z vrsto Anopheles gambiae sensu stricto, prenašalko malarije. Sodelovalo je oseminštirideset odraslih moških prostovoljcev, starih od 20 do 64 let, izpuste, zbrane z njihovih stopal, pa so v bioesejih z olfaktometrom preizkusili proti amonijevemu standardu. Zelo privlačni posamezniki so imeli znatno večjo bakterijsko obilnost, a manjšo raznolikost kot slabo privlačni posamezniki. Pri globini sekvenciranja 1000 je bila filogenetska raznolikost v slabo privlačni skupini za 38 % večja. Vrste iz rodu Staphylococcus so bile v zelo privlačni skupini 2,62-krat bolj obilne, vrste iz rodu Pseudomonas pa v slabo privlačni skupini 3,11-krat bolj obilne. Avtorji sklenejo, da sestava kožne mikrobiote neposredno vpliva na privlačnost gostitelja.

Zakaj je to pomembno za preprečevanje

Nagnjenost k pikom ljudi je deloma dedna lastnost populacij komarjev, ne stalna značilnost vsake vrste. McBride in sodelavci so leta 2014 v reviji Nature preučevali domačo in gozdno obliko vrste Aedes aegypti v Keniji. Gozdne samice so raje sesale morsko prašičko, domače samice pa so imele šibko raje človeka in so se odzvale približno dvakrat pogosteje. Avtorji so to spremembo povezali s povečanim izražanjem in občutljivostjo receptorja za vonjave Or4 na ligande, ki se odziva na človeško vonjavno frakcijo, ki ustreza 6-metil-5-hepten-2-onu, znanemu kot sulkaton. V preučevanih populacijah so se ločevali štirje glavni aleli Or4, oba učinka skupaj pa sta pojasnila 92 % variacije. Ta raziskava pojasnjuje, zakaj se ogljikov dioksid, toplota in kožna kemija združujejo v tako učinkovit lovni sistem in zakaj fizične ovire ter pravilno opredeljena odvračala ostajajo praktična zaščita.

Sources

• Nature: Toplotno infrardeče sevanje usmerja iskanje gostitelja pri komarjih Aedes aegypti
• Cell: Različna privlačnost komarjev za ljudi je povezana z ravnjo karboksilnih kislin s kože
• eLife: Vztrajno vedenjsko stanje omogoča dolgotrajno plenjenje ljudi pri komarjih
• PLoS ONE: Sestava človeške kožne mikrobiole vpliva na privlačnost za komarje malarije
• Nature: Razvoj nagnjenosti komarjev k ljudem je povezan z receptorjem za vonjave