Комары не только доставляют нам немалое неудобство своими укусами, вызывающими сильный зуд, но и могут служить переносчиками возбудителей опасных болезней. Исследования механизмов поиска комарами своих жертв могут помочь разработать более эффективные стратегии защиты от этих кровососущих насекомых
У представителей семейства кровососущих, или настоящих комаров (Culicidae) кровожадными склонностями отличаются лишь самки: у самцов, питающихся нектаром, челюсти недоразвиты. Что касается весьма плодовитых самок, то некоторым из них кровь нужна, чтобы отложить больше яиц, тогда как другие без такого питания в принципе не способны размножиться.
Для обнаружения своих жертв, в том числе на большом расстоянии, комары используют целый комплекс признаков: выдыхаемый животными углекислый газ (СО2), запах тела, визуальные сигналы. При этом одного какого-то отдельного признака может быть недостаточно, чтобы отличить, к примеру, человека от других объектов. Кроме того, у комаров неважное зрение, а сильный ветер или быстрые передвижения могут сбить с толку их хемочувствительные рецепторы.
Предполагается, что при поиске жертвы комары могут ориентироваться и на тепловое (инфракрасное, ИК) излучение, исходящего от кожи человека. При этом в ранее проведенных исследованиях, где эффект ИК-излучения изучался отдельно, его влияние на поведение комаров обнаружить не удалось.
Недавно американские исследователи под руководством ученых из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре оценили роль ИК-излучения в комплексе с другими сигналами для определения жертвы на примере комара желтолихорадочного (Aedes aegypti) – переносчика возбудителей лихорадки денге, желтой лихорадки, болезни Зика и других опасных инфекций.
В работе использовали две экспериментальные установки, каждая из которых генерировала углекислый газ и запах пота человека. Одна из установок дополнительно подогревалась до температуры 34°С, что примерно равно температуре кожи человека. Сам источник излучения был отделен от комаров сеткой, препятствующей непосредственному контакту.
Самки комаров, помещенные в камеру с установками, демонстрировали характерное поисковое поведение: они садились на сетку и просовывали сквозь нее хоботок, ища место для укуса. В случае ИК-излучения поисковая активность насекомых возрастала вдвое, причем комары чувствовали тепловое излучение на довольно большом (около 70 см) расстоянии.
Оказалось, что на кончиках усов у комаров имеются нейроны, чувствительные к теплу, удаление которых лишает их способности распознавать ИК-излучение. В ходе дальнейшей работы ученые доказали, что главным компонентом этого инфракрасного детектора является белок TRPA1 – если «выключить» ген, кодирующий этот белок, способность воспринимать тепло у комаров пропадает.
Позже выяснилось, что в детекции тепла участвует еще белки-опсины GPROP1 и GPROP2. Опсины известны в основном как светочувствительные молекулы, но некоторые из них могут воспринимать и другие раздражители. Правда, «выключение» какого-либо одного из генов опсинов практически не влияло на тепловую восприимчивость комаров, а обоих генов – только ослабляло ее в случае низкой интенсивность теплового излучения.
Ученые сделали вывод, что для непосредственного обнаружения интенсивного теплового излучения комары используют белок TRPA1, который синтезируется в нейронах на кончике усиков. При более низких уровнях теплового излучения в дело вступают опсины, которые инициируют молекулярный каскад, косвенно активирующий TRPA1. Такой «двойной» механизм обеспечивает комарам большой диапазон обнаружения тепла.
Знания о том, как ИК-излучение помогает комарам найти жертву, поможет усовершенствовать методы борьбы с кровососами. В частности, для защиты от них эффективнее будет не облегающая, а свободная одежда, которая позволяет тепловому излучению рассеиваться в промежутке между кожей и тканью.
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме: