Komary namierzają ludzi w podczerwieni

Wykrywanie promieniowania podczerwonego to kolejne narzędzie, za pomocą którego komary znajdują swoje ofiary – stwierdzili naukowcy. Odkryli też neurony wrażliwe na tę długość fal.

Irytujące, ale też niebezpieczne

Ukłucia komarów w naszej szerokości geograficznej mogą być tylko irytujące, ale w innych rejonach świata stanowią poważne niebezpieczeństwo. Komar egipski (Aedes aegypti) roznosi wirusy, które co roku powodują ponad 100 tys. śmiertelnych przypadków m.in. dengi, żółtej febry, ziki i gorączki zachodniego Nilu. Z kolei pasożytnicze pierwotniaki roznoszone przez komary malaryczne afrykańskie (Anopheles gambiae) wywołują malarię, na którą według Światowej Organizacji Zdrowia umiera rocznie ponad 400 tys. osób. Amerykańskie Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorób (CDC) uznało więc komara za najbardziej śmiercionośne zwierzę na świecie.

Samce komarów są nieszkodliwe – żywią się nektarem kwiatów. Samicom ten bogaty w cukry pokarm też wystarczyłby do życia, ale potrzebują krwi – źródła białka – by złożyć jaja. Wykształciły więc kilka mechanizmów, dzięki którym potrafią lokalizować swoje ofiary.

Komary przyciąga zapach człowieka, wydychany CO2 i podczerwień

Badania nad tym, jak komary znajdują żywicieli, a zwłaszcza ludzi, trwają niemal od wieku. Naukowcy ustalili już, że przyciągają je m.in. zapach człowieka i wydychany przez niego dwutlenek węgla. Teraz okazało się, że wśród narzędzi, którymi dysponują te owady, jest jeszcze jedno – detektor podczerwieni.

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego (USA) odkryli, że komary egipskie najbardziej interesowały się obiektami, które emitowały promieniowanie podczerwone. Biolodzy sprawdzili też, gdzie w ciele owadów znajdują się organy odpowiedzialne za wykrywanie podczerwieni. Wyniki badań ukazały się w magazynie „Nature” (https://www.nature.com/articles/s41586-024-07848-5).

Dr Avinash Chandel z Katedry Biologii Molekularnej, Komórkowej i Rozwojowej (Molecular, Cellular and Developmental Biology – MCDB) Uniwersytetu Kalifornijskiego wyjaśnił, że dla komarów wykrywanie zapachu i dwutlenku węgla oraz wypatrywanie ofiar to zawodne metody. „Owady mają słaby wzrok, a wiatr lub szybki ruch mogą zakłócić sygnały chemiczne” – tłumaczył dr Chandel.

Dodał, że komary rejestrują ciepło konwekcyjne człowieka (czyli temperaturę powietrza unoszącego się nad źródłem ciepła) z dystansu ok. 10 cm. Tymczasem podczerwone promieniowanie elektromagnetyczne (IR) namierzają z siedmiokrotnie większej odległości.

Badania uczonych z MCBD

Żeby to zbadać, naukowcy z MCBD umieścili samice komarów w dwóch klatkach. Do każdej z nich wpompowano cząsteczki zapachu człowieka i dwutlenku węgla w stężeniu takim, jak w wydychanym powietrzu. W jednej strefie umieszczono też źródło promieniowania podczerwonego o temperaturze ludzkiej skóry. Okazało się, że w tej drugiej klatce samice komarów były w dwukrotnie bardziej aktywne w poszukiwaniu ofiar.

Główny autor opracowania i szef laboratorium, w którym przeprowadzono badania, prof. Craig Montell podkreślił, że promieniowanie IR ma znaczenie w przypadku komarów, tylko jeśli ofiara emituje także inne sygnały.

„Żadna pojedyncza wskazówka nie stymuluje aktywności związanej z poszukiwaniem żywiciela. Dopiero kiedy w pobliżu ofiary pojawiają się podwyższony poziom dwutlenku węgla i ludzki zapach, podczerwień zwiększa zainteresowanie owadów” – powiedział prof. Montell.

Dr Nicolas DeBeaubien, kolejny współautor badania, dodał, że komary nie rejestrują promieniowania podczerwonego w taki sam sposób, w jaki wykrywają światło widzialne. To dlatego, że energia IR jest zbyt niska, by aktywować rodopsynę – światłoczuły barwnik odpowiedzialny za percepcję światła widzialnego, występujący w siatkówce oczu głowonogów, stawonogów (w tym owadów) i kręgowców.

Neurony czułe na ciepło

Biolodzy z UC odkryli, że na końcówkach czułków komary mają neurony czułe na ciepło. Usunięcie tych struktur spowodowało, że pasożyty przestawały „widzieć” promienie IR. Badacze stwierdzili, że na czułkach występuje również białko wrażliwe na temperaturę, TRPA1, i określili gen je kodujący. Zwierzęta pozbawione tego genu nie reagowały na podczerwień. Zespół prof. Montella znalazł też u komarów inne białka wrażliwe na niewielkie wahania temperatury. Te proteiny odpowiadają nie tylko za odbiór światła widzialnego, są też detektorami smaku i temperatury.

„Połowa ludzi na świecie jest zagrożona chorobami przenoszonymi przez komary. A zmiany klimatyczne i powszechne podróże sprawiły, że komar egipski występuje już nie tylko w krajach tropikalnych i subtropikalnych. To badanie może sprawić, że znajdziemy lepsze metody ograniczenia populacji komarów, na przykład poprzez zastosowanie podczerwieni w pułapkach na te pasożyty” – podkreślił dr Chandel. (PAP)