Hur myggor hittar människor: koldioxid, värme och hudlukt

Koldioxid startar sökandet

En mygga som är på jakt börjar med ett moln av koldioxid. Varje andetag vi andas ut släpper ut det, och det färdas tillräckligt långt medvinds för att varna en hona om att en varmblodig värd finns i närheten. Sorrells och kollegor visade något viktigt om den första signalen i eLife 2022. De arbetade med Aedes aegypti, gav en enda fem sekunder lång puls av koldioxid och observerade beteendet efteråt. Honor stannade i ett förhöjt jaktläge i mer än tio minuter och blev mycket mer känsliga för kroppsvärme. Vissa åt blodmåltidersättningar upp till fjorton minuter efter den ursprungliga exponeringen. Tillståndet uppträdde bara hos honor som inte hade ätit och som sökte blod; honor som nyligen hade ätit och hanar visade det inte. Koldioxid lockar med andra ord inte bara. Det växlar myggan till ett ihållande sökläge.

Kroppsvärme och infrarött på nära håll

När en mygga väl är i närheten blir värmen en användbar kompass. Chandel och kollegor visade i Nature 2024 att honliga Aedes aegypti känner av termisk infraröd strålning från mänsklig hud. Författarna beskriver infrarött som en utmärkt riktningssignal på medellångt avstånd som samverkar med andra sinnen i stället för att verka ensam. Honorna föredrog en infraröd källa upp till cirka 70 cm bort; längre bort föll preferensen kraftigt och nådde ett preferensindex på 0,15 vid 80 cm och inget vid 90 cm. Tillskott av koldioxid, mänsklig lukt och infrarött vid 34 grader Celsius fördubblade värdssökbeteendet. Värdssökindexet steg från 6,50 procent till 12,93 procent. Attraktionen nådde sin topp vid 34 grader Celsius, mänsklig hudtemperatur.

Den molekylära strömbrytaren för värmesensorik

Den infraröda signalen bygger på en specifik värmeaktiverad kanal. Chandel och kollegor anger att detektion av termisk infraröd strålning kräver TRPA1, en jonkanal som uttrycks i neuron vid spetsen av myggans antenn. Två opsiner finns intill den i dessa neuron och ökar känsligheten när infraröd intensitet är låg. Systemet fungerar som en termometer inställd på hud. Preferensen följde temperaturskillnaden mellan målet och den omgivande luften, så signalen avtar när omgivningen närmar sig hudtemperatur. Den detaljen förklarar varför myggor jagar mindre under den hetaste delen av en mycket varm dag och varför kombinationen av signaler spelar roll. Värme ensam fullbordar sällan färden; den snävar in den sista inflygningen när koldioxid och lukt redan har fört insekten nära.

Hudlukt är personlig

Olika människor lockar till sig olika många bett, och De Obaldia och kollegor undersökte varför. I Cell 2022 testade de 64 friska försökspersoner. Var och en bar nylonslejvar på underarmarna i sex timmar efter tvätt, och det burna tyget sattes in i tvåvals olfaktometertester med Aedes aegypti. Teamet genomförde fler än 2 330 beteendeförsök under 174 experimentdagar. Preferenserna visade sig vara anmärkningsvärt stabila över månader och år, och höll i sig hos två vildtypsstammar av mygga. Den mest attraktiva försökspersonen fick fyra gånger högre poäng än näst mest attraktiva, och över 100 gånger högre än de två minst attraktiva. Kemiska analyser knöt den rangordningen till förhöjda halter av karboxylsyror i huden, särskilt pentadekan-, heptadekan- och nonadekansyra.

Ingen enskild receptor förklarar attraktionen

De Obaldias team testade också om en enda receptorväg styr hur attraktiv en person verkar. Mutanta myggor som saknade de jonotropa receptorerna Ir8a, Ir25a eller Ir76b visade kraftigt minskad attraktion till människo-odör i allmänhet, men de skilde ändå mycket attraktiva försökspersoner från svagt attraktiva. Orco-mutanter behöll vildtypens preferensordning. Resultatet innebär att ingen enskild receptorväg förklarar skillnaden mellan människor. Odörblandningar, syranivåer och andra föreningar bidrar alla. För en läsare som försöker förstå sina egna bettfrekvenser är det en användbar kontext. Attraktionskraft är inte en enda kemikalie eller en enda gen hos myggan. Det är en sammansatt signal från människohud, och insekten läser den genom flera parallella system.

Hudbakterier formar blandningen

Hudmikrober hjälper till att producera de kemikalier som myggor känner lukten av. Verhulst och kollegor publicerade 2011 en studie i PLoS ONE som testade detta med Anopheles gambiae sensu stricto, en malariavektor. Fyrtioåtta vuxna manliga frivilliga i åldern 20 till 64 deltog, och utsöndringar som samlats in från deras fötter testades mot en ammoniakstandard i olfaktometerbioanalyser. Högattraktiva individer hade signifikant högre bakterieabundans men lägre diversitet än lågattraktiva individer. Vid en sekvenseringsdjup på 1000 var den fylogenetiska diversiteten 38 procent högre i den lågattraktiva gruppen. Staphylococcus-arter var 2,62 gånger vanligare i den högattraktiva gruppen, medan Pseudomonas-arter var 3,11 gånger vanligare i den lågattraktiva gruppen. Författarna drar slutsatsen att sammansättningen av hudmikrobiotan direkt påverkar värdens attraktionskraft.

Varför detta spelar roll för förebyggande

Benägenheten att bita människor är delvis ett ärftligt drag hos myggpopulationer, inte en fast egenskap hos varje art. McBride och kollegor studerade 2014 hus- och skogsformer av Aedes aegypti i Kenya i tidskriften Nature. Skogshonorna föredrog ett marsvin, medan husens honor svagt föredrog en människa och svarade ungefär dubbelt så ofta totalt. Författarna kopplade denna förskjutning till ökad uttryckning och ligandsensitivitet hos luktreceptorn Or4, som svarar på en mänsklig luktandel som motsvarar 6-metyl-5-hepten-2-on, känt som sulkaton. Sju större Or4-alleler segregerade i de studerade populationerna, och de två effekterna tillsammans förklarade 92 procent av variationen. Denna forskning förklarar varför koldioxid, värme och hudkemi tillsammans bildar ett så effektivt jaktsystem, och varför fysiska barriärer och korrekt specificerade repellenter fortfarande ger praktiskt skydd.

Sources

• Nature: Termisk infraröd strålning styr värdssökande beteende hos Aedes aegypti-myggor
• Cell: Skillnader i myggors attraktion till människor hänger samman med nivåer av hudhärledda karboxylsyror
• eLife: Ett ihållande beteendetillstånd möjliggör varaktig predation på människor hos myggor
• PLoS ONE: Sammansättningen av hudens mikrobiota påverkar människors attraktionskraft på malariamyggor
• Nature: Myggors preferens för människor har kopplats till en luktreceptor i evolutionen