Комарі знаходять людей, поєднуючи вуглекислий газ, тепло тіла, інфрачервоне випромінювання та хімію шкіри. Ось що показують рецензовані дослідження про кожен із цих сигналів.
Вуглекислий газ запускає пошук
Полювання комара починається зі шлейфу вуглекислого газу. Кожен наш видих вивільняє його, і він розноситься за вітром досить далеко, щоб попередити самку про близькість теплокровного хазяїна. Сорреллс із колегами у статті в eLife 2022 року показали дещо важливе про цей перший сигнал. Працюючи з Aedes aegypti, вони подавали один п'ятисекундний імпульс вуглекислого газу й спостерігали за подальшою поведінкою. Самки понад десять хвилин перебували в посиленому мисливському стані й ставали значно чутливішими до тепла тіла. Деякі харчувалися замінниками крові аж до чотирнадцяти хвилин після початкового впливу. Цей стан виникав лише в негодуваних самок, які шукали кров; нещодавно нагодовані самки й самці його не виявляли. Іншими словами, вуглекислий газ не лише приваблює. Він перемикає комара в тривалий режим пошуку.
Тепло тіла й інфрачервоне випромінювання на близькій відстані
Коли комар опиняється поблизу, тепло стає придатним компасом. Шандель та колеги у статті в Nature за 2024 рік показали, що самиці Aedes aegypti відчувають теплове інфрачервоне випромінювання від шкіри людини. Автори описують інфрачервоне випромінювання як винятковий напрямний сигнал середньої дистанції, що діє разом з іншими чуттями, а не сам по собі. Самиці віддавали перевагу джерелу інфрачервоного випромінювання на відстані до близько 70 см; далі перевага різко падала, сягаючи індексу переваги 0,15 на 80 см і нуля на 90 см. Додавання вуглекислого газу, людського запаху та інфрачервоного випромінювання за 34 градусів Цельсія подвоїло пошукову поведінку щодо хазяїна. Індекс пошуку хазяїна зріс із 6,50% до 12,93%. Привабливість сягала піку за 34 градусів Цельсія, температури шкіри людини.
Молекулярний перемикач для виявлення тепла
Інфрачервоний сигнал залежить від специфічного каналу, що активується теплом. Шандель та колеги зазначають, що виявлення теплового інфрачервоного випромінювання потребує TRPA1, іонного каналу, експресованого в нейронах на кінчику антени комара. Поруч із ним у тих нейронах розташовані два опсини, які підвищують чутливість, коли інтенсивність інфрачервоного випромінювання низька. Система діє як термометр, налаштований на шкіру. Перевага відстежувала різницю температур між ціллю та навколишнім повітрям, тож сигнал слабшає, коли середовище наближається до температури шкіри. Ця деталь пояснює, чому комарі полюють менше в найспекотнішу частину дуже теплого дня і чому має значення поєднання сигналів. Саме тепло рідко завершує шлях; воно звужує останнє наближення, коли вуглекислий газ і запах уже привели комаху близько.
Запах шкіри індивідуальний
Різні люди приваблюють різну кількість укусів, і Де Обальдія та колеги досліджували чому. У статті в Cell за 2022 рік вони перевірили 64 здорових учасників. Кожен після миття носив нейлонові рукави на передпліччях протягом шести годин, і зношена тканина потрапляла в двовибіркові ольфактометричні дослідження з Aedes aegypti. Команда провела понад 2 330 поведінкових випробувань протягом 174 експериментальних днів. Переваги виявилися напрочуд стабільними протягом місяців і років та зберігалися в двох штамах комарів дикого типу. Найпривабливіший учасник мав показник учетверо вищий за наступного за привабливістю і понад 100 разів вищий за двох найменш привабливих. Хімічні дослідження пов'язали цей рейтинг із підвищеним рівнем карбонових кислот шкіри, зокрема пентадеканової, гептадеканової та нонадеканової кислот.
Жоден окремий рецептор не пояснює привабливість
Команда Де Обальдіа також перевірила, чи контролює привабливість людини якийсь один рецепторний шлях. Мутанти комарів, позбавлені корецепторів іонотропних рецепторів Ir8a, Ir25a або Ir76b, загалом демонстрували різко знижену привабливість людського запаху, проте все одно відрізняли дуже привабливих піддослідних від слабко привабливих. Мутанти Orco зберегли рейтинг переваг, як у дикого типу. Результат означає, що жоден окремий рецепторний шлях не пояснює різницю між людьми. Суміші запахів, рівні кислот та інші сполуки роблять свій внесок. Для читача, який намагається зрозуміти особисті показники укусів, це корисний контекст. Привабливість не є однією хімічною речовиною чи одним геном у комарі. Це складений сигнал людської шкіри, і комаха зчитує його через кілька паралельних систем.
Бактерії шкіри формують суміш
Мікроби шкіри допомагають виробляти хімічні речовини, які відчувають комарі. Вергулст і колеги опублікували дослідження в PLoS ONE у 2011 році, перевіривши це на Anopheles gambiae sensu stricto, переноснику малярії. У ньому взяли участь сорок вісім дорослих чоловіків-добровольців віком від 20 до 64 років, а виділення, зібрані з їхніх стоп, тестували проти стандарту аміаку в біопробах на ольфактометрі. Дуже привабливі особи мали значно вищу бактеріальну чисельність, але нижче різноманіття, ніж слабко привабливі. За глибини секвенування 1000 філогенетичне різноманіття було на 38% вищим у групі слабко привабливих. Види Staphylococcus були в 2,62 раза численнішими в групі дуже привабливих, тоді як види Pseudomonas були в 3,11 раза численнішими в групі слабко привабливих. Автори доходять висновку, що склад мікробіоти шкіри безпосередньо впливає на привабливість хазяїна.
Чому це важливо для профілактики
Схильність кусати людину частково є спадковою ознакою популяцій комарів, а не незмінною властивістю кожного виду. Макбрайд і колеги у статті в Nature 2014 року дослідили домашню та лісову форми Aedes aegypti в Кенії. Лісові самиці віддавали перевагу морській свинці, а домашні самиці слабко віддавали перевагу людині й загалом реагували приблизно вдвічі частіше. Автори пов'язали цей зсув із підвищеною експресією та чутливістю рецептора запаху Or4 до ліганду, який відповідає людській фракції запаху, що припадає на 6-метил-5-гептен-2-он, відомий як сулкатон. У досліджених популяціях розщеплювалися сім основних алелів Or4, і обидва ефекти разом пояснювали 92% варіації. Це дослідження пояснює, чому вуглекислий газ, тепло й хімія шкіри поєднуються в таку ефективну систему полювання і чому фізичні бар'єри та правильно підібрані репеленти залишаються практичним захистом.
Sources
- Nature: теплове інфрачервоне випромінювання спрямовує пошук хазяїна в комарів Aedes aegypti
- Cell: різна привабливість комарів до людей пов'язана з рівнем карбонових кислот, що походять від шкіри
- eLife: стійкий поведінковий стан дає змогу комарям тривало полювати на людей
- PLoS ONE: Склад мікробіоти шкіри людини впливає на привабливість для малярійних комарів
- Nature: Еволюція переваги комарів до людей пов'язана з нюховим рецептором