Глубокая ночь, вы лежите в постели, закутавшись по подбородок в тёмной комнате, и вдруг слышите предательское жужжание комара, пролетающего над вашим ухом. Вопрос в том, как комары с такой точностью выслеживают своих жертв? Ответ: комары могут использовать своё обоняние, чтобы точно определить свою следующую жертву, даже если запах этого человека смешивается с запахом ближайших животных и окружающей среды.
Люди источают уникальный букет запахов, который отличается от запахов, источаемых другими существами, а для комаров этот запах действует как огромный самонаводящийся маяк, привлекая их к следующей кровавой трапезе.
«
Всего в мире насчитывается около 3000 видов комаров, но лишь немногие из них специализируются на укусах людей», — сказал
Чжилей Чжао, исследователь нейробиологии в Корнеллском университе. Чжао и его коллеги изучали вид комаров, под названием Aedes aegypti, который предпочитает кусать людей, а не животных. К сожалению, эти насекомые
переносят широкий спектр патогенов и это одна из причин, по которой они представляют серьёзную угрозу для общественного здравоохранения.
Прошлые исследования показали, что комары Aedes aegypti могут чувствовать запах углекислого газа, который мы выдыхаем, и использовать этот химический сигнал, чтобы найти человеческую плоть. Также учёные недавно обнаружили, что вредители могут чувствовать запах определенных компонентов человеческого пота. Но хотя учёные знают, что эти химические сигналы помогают комарам Aedes aegypti нацеливаться на людей, большинство этих сигналов обнаруживаются как у людей, так и у животных. Каким-то образом комарам всё ещё удаётся выделять людей из множества потенциальной добычи, несмотря на то, что животные испускают аналогичные ароматические соединения.
Исследование Чжао, раскрыло возможное решение этой загадки путем изучения микроскопического мозга комаров. Для этого исследователи сначала использовали метод редактирования генов под названием CRISPR-Cas9, чтобы встроить гены флуоресцентного белка в ДНК комаров, при этом они специально использовали именно самок комаров Aedes aegypti, поскольку самцы этого вида не кусают людей. После введения ген предписывал клеткам комаров прикреплять флуоресцентный белок к определенным нейронам насекомых — когда эти нейроны включались, белок светился в ответ. Таким образом, команда исследователей наполнила центры обработки запахов в мозге комаров этими светящимися белками, а также добавила их в органы обнаружения запахов. Затем учёные подвергали комаров воздействию запахов, которые были предварительно собраны у разных животных, включая крыс, морских свинок, перепелов, овец, собак и, конечно же, людей. Затем чтобы увидеть, какие области мозга комаров загораются в ответ на различные ароматы, команда исследователей трепанировала маленькие головы насекомых мозг которых составляет всего около 0,5 миллиметра в поперечнике. Работая под микроскопом, команда отслаивала наружную оболочку, покрывающую головы комаров, осторожно обнажая пронизанный флуоресцентным светом мозг. Комары при этом оставались живыми на протяжении всей деликатной процедуры.
Фото: focus.ua
Таким образом команда исследователей обнаружила, что один выпуклый пучок нервов (обозначенный Н) демонстрировал сильную реакцию на запахи человека, но слабую реакцию на запахи животных. При этом другой пучок нервов (обозначенный A) показывал противоположную картину, сильно реагируя только на запахи животных, а третий пучок нервов (обозначенный B) сильно реагировал на все исследуемые запахи.
Чтобы лучше понять эти закономерности активации нейронов, команда разложила животные ароматы на составляющие соединения, чтобы проанализировать их по отдельности и в различных комбинациях.
Они выявили два соединения — деканаль и ундеканал, которые постоянно появлялись в больших количествах в образцах запахов человека, и в малых количествах в образцах животных. Эти соединения пахнут сладким цитрусовым ароматом, похожим на апельсиновую корку, и содержатся в человеческом кожном секрете. При этом идентифицированный пучок нервов чувствительный к человеку, по-видимому, специально настроен на эти соединения, особенно сильно реагируя на их синтетическую смесь. Это указывает на то, что деканаль, ундеканал и активность нейронов, вызванная именно этими соединениями, являются ключом к тому, как комары выслеживают именно людей.
Однако учёных удивило, что существует только один пучок нервов, паттерн активации которого специфичен для человека. Тем не менее, он вероятно, не работает в полной изоляции — у комаров есть и другие сенсорные системы, обнаруживающие химические вещества, в дополнение к нейронам, которые обнаружили исследователи.
Стоит отметить, что авторы исследования не проверяли, сместит ли блокировка активности обнаруженного пучка нейронов, предпочтения комаров Aedes aegypti с людей на животных, но это может быть интересным направлением для дальнейших исследований.
Теоретически учёные могут разработать химические вещества, которые снизят активность нейронов в мозге комара и таким образом, новые репелленты от комаров станут более эффективными.
Ещё одним потенциальным применением результатов исследования может быть создание химических веществ, которые можно использовать в качестве приманки, чтобы эффективно заманивать комаров в ловушку. Чжао и его коллеги запатентовали свою смесь, включающую деканаль и ундеканал и надеются использовать её для достижения этой цели. Также, по словам учёных можно предположить, что другие виды комаров, могут продемонстрировать аналогичные модели активации мозга на запах человека.