Sivrisinekler İnsanları Nasıl Bulur: Karbondioksit, Isı ve Deri Kokusu

Karbondioksit arayışı başlatıyor

Avlanan bir sivrisinek işe bir karbondioksit bulutuyla başlar. Verdiğimiz her nefes bunu salar ve rüzgarın yönünde yol alarak bir dişiye sıcakkanlı bir konakçının yakında olduğunu haber verecek kadar uzağa gider. 2022'de eLife dergisinde yazan Sorrells ve meslektaşları, bu ilk sinyalle ilgili önemli bir şey gösterdi. Aedes aegypti ile çalışarak tek bir beş saniyelik karbondioksit darbesi verdiler ve sonrasındaki davranışı izlediler. Dişiler on dakikadan fazla süre yüksek bir avlanma halinde kaldı ve vücut ısısına karşı çok daha duyarlı hale geldi. Bazıları ilk maruziyetten on dört dakika sonrasına kadar kan öğünü yerine geçen maddelerle beslenebiliyordu. Bu hal yalnızca kan arayan beslenmemiş dişilerde görüldü; yakın zamanda beslenmiş dişiler ve erkekler bunu göstermedi. Başka bir deyişle karbondioksit yalnızca çekmez. Sivrisineği kalıcı bir arama moduna geçirir.

Yakın mesafede vücut ısısı ve kızılötesi

Sivrisinek yaklaştığında ısı kullanılabilir bir pusulaya dönüşür. Chandel ve meslektaşları, 2024 yılında Nature dergisinde yayımladıkları yazıda, dişi Aedes aegypti'nin insan derisinden yayılan termal kızılötesi ışınımı algıladığını gösterdi. Yazarlar kızılötesini, tek başına değil diğer duyularla birlikte çalışan olağanüstü bir orta menzilli yön sinyali olarak tanımlıyor. Dişiler yaklaşık 70 cm uzaklığa kadar bir kızılötesi kaynağı tercih etti; bunun ötesinde tercih keskin biçimde düştü ve 80 cm'de 0,15 tercih indeksine ulaşırken 90 cm'de hiç tercih görülmedi. Karbondioksit, insan kokusu ve 34 santigrat derecede kızılötesinin eklenmesi konak arama davranışını ikiye katladı. Konak arama indeksi yüzde 6,50'den yüzde 12,93'e çıktı. Çekim, insan derisi sıcaklığı olan 34 santigrat derecede zirveye ulaştı.

Isı algılamanın moleküler anahtarı

Kızılötesi sinyal, belirli bir ısıyla etkinleşen kanala bağlıdır. Chandel ve meslektaşları, termal kızılötesini algılamanın, sivrisinek anteninin ucundaki nöronlarda ifade edilen bir iyon kanalı olan TRPA1'i gerektirdiğini belirtiyor. Bu nöronlarda kanalın yanında iki opsin bulunur ve kızılötesi şiddeti düşükken duyarlılığı artırır. Sistem deriye ayarlanmış bir termometre gibi davranır. Tercih, hedef ile çevredeki hava arasındaki sıcaklık farkını izledi; bu yüzden ortam deri sıcaklığına yaklaştıkça sinyal zayıflar. Bu ayrıntı, sivrisineklerin çok sıcak bir günün en sıcak saatlerinde neden daha az avlandığını ve sinyallerin birleşiminin neden önemli olduğunu açıklar. Isı tek başına yolculuğu nadiren tamamlar; karbondioksit ve koku böceği zaten yakına getirdikten sonra son yaklaşmayı daraltır.

Deri kokusu kişiye özgüdür

Farklı insanlar farklı sayıda ısırık çeker ve De Obaldia ile meslektaşları bunun nedenini inceledi. 2022 yılında Cell dergisinde yazdıkları çalışmada 64 sağlıklı denek test edildi. Her biri yıkandıktan sonra ön kollarına altı saat boyunca naylon kılıf taktı ve giyilen kumaş, Aedes aegypti ile iki seçenekli olfaktometre deneylerine konuldu. Ekip, 174 deney günü boyunca 2.330'dan fazla davranış denemesi yürüttü. Tercihlerin aylar ve yıllar boyunca dikkat çekici derecede sabit kaldığı ve iki yaban tipi sivrisinek suşunda da geçerli olduğu görüldü. En çekici denek, ikinci en çekici denekten dört kat, en az çekici iki denekten ise 100 kattan fazla puan aldı. Kimyasal çalışmalar bu sıralamayı, özellikle pentadekanoik, heptadekanoik ve nonadekanoik asitler olmak üzere yüksek deri karboksilik asitleriyle ilişkilendirdi.

Çekiciliği tek bir reseptör açıklamıyor

De Obaldia ekibi ayrıca tek bir reseptör yolunun bir kişinin ne kadar çekici göründüğünü kontrol edip etmediğini test etti. İyonotropik reseptör eş reseptörleri Ir8a, Ir25a veya Ir76b'den yoksun mutant sivrisinekler, insan kokusuna genel çekicilikte ciddi biçimde azalmış tepki gösterdi, ancak yine de çok çekici kişileri az çekici olanlardan ayırt edebildi. Orco mutantları yaban tip tercih sıralamasını korudu. Bu sonuç, insanlar arasındaki farkı tek bir reseptör yolunun açıklamadığı anlamına geliyor. Koku karışımları, asit düzeyleri ve diğer bileşiklerin hepsi katkıda bulunuyor. Kişisel ısırık oranlarını anlamaya çalışan bir okuyucu için bu yararlı bir bağlam. Çekicilik, sivrisinekte tek bir kimyasal ya da tek bir gen değil. İnsan derisinden gelen bileşik bir sinyal ve böcek bunu birkaç paralel sistemle okuyor.

Deri bakterileri karışımı şekillendiriyor

Deri mikropları, sivrisineklerin kokladığı kimyasalların üretilmesine yardımcı oluyor. Verhulst ve meslektaşları bunu sıtma vektörü Anopheles gambiae sensu stricto ile 2011'de PLoS ONE dergisinde yayımlanan bir çalışmada test etti. Yaşları 20 ile 64 arasında değişen 48 yetişkin erkek gönüllü katıldı ve ayaklarından toplanan salımlar olfaktometre biyodeneylerinde bir amonyak standardına karşı test edildi. Çok çekici bireyler, az çekici bireylere göre anlamlı derecede daha yüksek bakteri bolluğu ama daha düşük çeşitlilik taşıyordu. 1000'lik bir dizileme derinliğinde, filogenetik çeşitlilik az çekici grupta %38 daha yüksekti. Staphylococcus türleri çok çekici grupta 2,62 kat daha boldu, Pseudomonas türleri ise az çekici grupta 3,11 kat daha boldu. Yazarlar, deri mikrobiyotası bileşiminin konak çekiciliğini doğrudan etkilediği sonucuna varıyor.

Bunun korunma açısından önemi

İnsan ısırma tercihi kısmen sivrisinek popülasyonlarının kalıtsal bir özelliğidir, her türün sabit bir niteliği değildir. McBride ve meslektaşları, 2014'te Nature dergisinde, Kenya'daki evcil ve orman formlarını inceledi. Orman dişileri bir kobayı tercih ederken evcil dişiler insanı zayıfça tercih etti ve genel olarak yaklaşık iki kat daha sık yanıt verdi. Yazarlar bu kaymayı, sulkaton olarak bilinen 6-metil-5-hepten-2-on'a karşılık gelen bir insan koku fraksiyonuna yanıt veren koku alma reseptörü Or4'ün artan ifadesine ve ligand duyarlılığına bağladı. İncelenen popülasyonlarda yedi ana Or4 aleli ayrıştı ve iki etki birlikte varyasyonun %92'sini açıkladı. Bu araştırma, karbondioksit, ısı ve cilt kimyasının neden bu kadar etkili bir avlanma sistemine dönüştüğünü ve fiziksel bariyerler ile doğru belirlenmiş kovucuların neden hâlâ pratik koruma sağladığını açıklıyor.

Sources

• Nature: Aedes aegypti sivrisineklerinde termal kızılötesi konak arama davranışını yönlendirir
• Cell: Sivrisineklerin insanlara farklı çekiciliği deri kaynaklı karboksilik asit düzeyleriyle ilişkilidir
• eLife: Kalıcı bir davranış durumu sivrisineklerin insanları sürekli avlamasını sağlar
• PLoS ONE: İnsan Derisi Mikrobiyotasının Bileşimi Sivrisineklerin Sıtmaya Çekiciliğini Etkiliyor
• Nature: Sivrisineklerin insanlara yönelik tercihinin evrimi bir koku reseptörüyle bağlantılı