У комаров, ищущих кровавую еду, есть несколько подсказок, которые направляют их к животному или человеку-хозяину: углекислый газ, выдыхаемый их целью; ее силуэт или запах; и, как только они оказываются совсем близко, тепло от кожи, переносимое потоками воздуха. Теперь исследователи обнаружили еще одну подсказку, которую используют насекомые: инфракрасное излучение, которое может помочь им обнаружить тепло тела на больших расстояниях, чем считалось ранее.
Исследование «дает нам лучшее представление о способностях комаров находить нас», — говорит Клаудио Лаццари, поведенческий физиолог, изучающий кровососущих насекомых в Университете Тура и не принимавший участия в исследовании. Подобные открытия могут помочь разработать новые стратегии борьбы с комарами, добавляет он: «Чем больше вы знаете о своем враге, тем больше вероятность, что вы сможете с ним бороться».
Ученые давно знали, что комары улавливают тепло от теплокровных хозяев, которое достигает их через воздушные потоки. Но этот сигнал работает только на очень близком расстоянии — примерно в 10 сантиметрах от кожи. Еще в 1950-х годах исследователи пытались выяснить, полагался ли Aedes aegypti, комар, который переносит вирусы, вызывающие лихорадку денге, лихорадку Зика и другие заболевания, на какой-то инфракрасный детектор — то есть на способ чувствовать тепло, передаваемое излучением. Но эти и более поздние эксперименты, включая некоторые, проведенные командой Лаццари, не дали результата.
В этих исследованиях ученые проверяли реакцию комаров на инфракрасное излучение в изоляции. Однако за последнее десятилетие исследования показали, что насекомые интегрируют различные сигналы для определения местонахождения своих хозяев. Крейг Монтелл, нейробиолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, и его коллеги задались вопросом, может ли инфракрасное излучение быть бесполезным в качестве подсказки само по себе, но давать A. aegypti преимущество в сочетании с запахом и углекислым газом.
Сначала команда акклиматизировала комаров в специализированной сетчатой клетке в течение дня. Затем они установили две термоэлектрические пластины размером 10 на 10 сантиметров рядом перед клеткой и убедились, что нет передачи тепла в клетку потоками воздуха. Одна пластина испускала инфракрасное излучение, типичное для человеческого тела, другая — нет. Исследователи сняли на видео поведение насекомых по поиску хозяина — их привычку «двигаться вдоль и зондировать» сетку клетки, обращенную к пластинам, «ища вену», объясняет Монтелл.
Когда единственным сигналом, который они получали, было инфракрасное излучение, комары демонстрировали очень слабое поведение поиска хозяина. Но когда исследователи вводили в клетки другие стимулы — уровни углекислого газа, эквивалентные выдыхаемому дыханию, и запахи кожи, исходящие от надетой перчатки, — присутствие инфракрасного излучения удваивало вероятность того, что комар приземлится на сетку в поисках вены. Инфракрасное излучение может направлять комаров с расстояния до 70 сантиметров, согласно результатам, опубликованным в Nature.
Команда Монтелла также исследовала, как комары могут чувствовать инфракрасное излучение. Известно, что кончик их антенны содержит нейроны, несущие термочувствительные рецепторы, и хирургическое удаление этих клеток устранило предпочтение насекомых пластинам, испускающим инфракрасное излучение. В частности, исследователи обнаружили важную роль TRPA1, одного из термочувствительных каналов клеточной мембраны в этих нейронах. Комары, у которых отсутствовал TRPA1, были безразличны к лучистому теплу.
TRPA1 уже известен тем, что работает как инфракрасный сенсор у змей. Известно также, что он очень чувствителен к теплу, переносимому конвективными потоками, как у комаров , так и у плодовых мушек Drosophila, отмечает Елена Грачева, нейрофизиолог из Йельского университета, которая не принимала участия в этом исследовании. Но предыдущие исследования не показали, что он также может обнаруживать лучистое тепло у этих насекомых.
Исследователи обнаружили, что два белка, называемые опсинами, также обнаруженные на кончике усиков комаров, также чувствуют лучистое тепло. Они считают, что опсины могут усиливать входящие инфракрасные сигналы при более низкой интенсивности.
Лаццари приветствует новые эксперименты; он считает, что они выявили доказательства обнаружения инфракрасного излучения, чего не было в его работе, поскольку команда Монтелла «интегрировала реакцию комаров на инфракрасное излучение в основной набор сигналов».
Исследователи, возможно, когда-нибудь поймут, как обратить этот недавно обнаруженный талант комаров против насекомых. У Монтелла уже есть одна практическая идея: в местах с большим количеством комаров, возможно, лучше носить свободную одежду, которая уменьшает инфракрасное излучение, исходящее от вашего тела.
Обнаружение инфракрасного тепла может быть полезным для A. aegypti в ветреной среде, где отслеживание летучих человеческих запахов затруднено. Но это не дает много информации, если температура окружающей среды совпадает с температурой хозяина. «Одна из причин, по которой для комаров так важно иметь множество различных сенсорных сигналов в своем арсенале, заключается в том, что в разных условиях разные сигналы становятся более или менее заметными», — говорит Монтелл. Лаццари соглашается: «Комары, как хорошо показано в этой статье, будут помогать себе чем угодно».
