Натуральные репелленты на основе эфирных масел используются десятилетиями. Их эффективность известна давно, однако биологи долгое время не могли точно объяснить, каким образом запахи растений заставляют комаров держаться подальше. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, помогло раскрыть этот механизм.
Ученые обнаружили конкретный «переключатель» в нервной системе комаров, который реагирует на одно из растительных веществ — борнеол. Этот ароматический компонент встречается, например, в розмарине и камфорных деревьях. Оказалось, что именно он может запускать у насекомых мгновенную реакцию избегания.
Один запах — один сигнал тревоги
Работу провела группа исследователей под руководством энтомолога Рональда Джейсона Питтса из Университета Бейлора. Вблизи ротового аппарата комара находится небольшой сенсорный орган, содержащий нервные клетки, реагирующие на запахи. Эксперименты показали, что одна из этих клеток особенно активно реагирует на борнеол. Сигнал проходит через специфический обонятельный рецептор, который получил обозначение OR49.
Этот рецептор работает как химический датчик. Когда молекулы борнеола попадают в воздух и достигают сенсора, OR49 отправляет в мозг комара четкий сигнал — источник запаха следует избегать.
Интересно, что рецептор реагировал на борнеол значительно сильнее, чем на схожие вещества. Например, камфора вызывала куда более слабую реакцию. Такая избирательность говорит о том, что борнеол служит для комаров своего рода природным предупреждением.
Как мозг комара обрабатывает запах
После обнаружения молекулы сигнал направляется в небольшой центр обработки запахов в мозге насекомого. Он называется гломерулой — это микроскопический участок, где собираются нервные сигналы от рецепторов.
Исследователи заметили любопытную деталь. У комара разные гломерулы обрабатывают разные типы запахов. Одни реагируют на углекислый газ или запах кожи человека — именно они помогают насекомому находить жертву. Другие, наоборот, отвечают за сигналы опасности.
Сигнал борнеола поступает именно в такую «зону предупреждения». Поэтому запах растения не блокирует привлекательные сигналы, а действует параллельно с ними. Комар может чувствовать присутствие человека, но одновременно получает сигнал отступить.
Проверка с помощью редактирования генов
Чтобы убедиться, что OR49 действительно играет ключевую роль, ученые использовали технологию CRISPR — инструмент редактирования генов. С его помощью у комаров искусственно отключили этот рецептор.После этого нервные клетки перестали реагировать на борнеол в лабораторных тестах. Изменилось и поведение насекомых.
В опытах с человеческой рукой обычные самки комаров посещали целевую область на 54% реже, если в воздухе присутствовал борнеол. У генетически измененных комаров снижение активности составило лишь 25%.
Самый сильный отпугивающий эффект наблюдался в первые три минуты после появления запаха. Это означает, что OR49 обеспечивает значительную часть реакции избегания, хотя не является единственным механизмом.
Почему это важно
По данным Всемирной организации здравоохранения, болезни, переносимые комарами, ежегодно уносят более 700 тысяч жизней. Только в 2024 году зарегистрировано 14,6 миллиона случаев денге, а число погибших превысило 12 тысяч.
Однако комары доставляют неудобства не только в контексте заболеваний. Они появляются в парках, на дачах и даже в крупных городах, делая прогулки и отдых на природе менее комфортными. Поэтому средства, которые отпугивают насекомых до того, как они кусают, полезны не только для профилактики опасных инфекций, но и для повседневного комфорта. Эффективные репелленты позволяют наслаждаться улицей, отдыхом и садовыми работами, минимизируя раздражающие укусы и зуд.
Поэтому даже небольшое улучшение средств защиты может иметь серьезное значение.
«Поскольку отпугивающий эффект рецептора Or49 настолько силен, мы, возможно, сможем выявить другие летучие запахи, которые активируют тот же рецептор, “отпугивая” комаров от людей», — отметил Питтс.
По его словам, новые вещества могут работать в более низких концентрациях и быть дешевле в производстве. Кроме того, они могут оказаться менее резкими для человеческого обоняния. Эфирные масла розмарина, камфоры и лаванды содержат борнеол.
Не все комары реагируют одинаково
Однако открытие имеет и ограничения. У комаров, у которых был отключен OR49, часть реакции на борнеол все равно сохранялась. Это указывает на существование дополнительных сенсоров.
Есть и еще одно важное различие. У комаров рода Anopheles, которые переносят малярию, такой рецепторной системы ученые не обнаружили. Эти насекомые практически не реагируют на борнеол.
«Знания, полученные в ходе этих исследований, послужат основой для аналогичных исследований комаров, переносящих малярию, а также других кусающих насекомых», — подчеркнул Питтс.
От народных средств к точной науке
Открытие фактически объясняет феномен, который раньше относили к народным наблюдениям. Многие растения действительно отпугивают комаров, но теперь ученые понимают, что за этим стоит конкретная нейронная цепочка — от рецептора до поведенческой реакции.
Если исследователям удастся точно активировать этот механизм, будущие репелленты могут стать более эффективными, точечными и безопасными.
Будет ли весной нашествие комаров и клещей — энтомологи
Городские насекомые мутировали: данные ученых
Читайте «Мою Планету» в Telegram