3D-визуализация выявила у комара специализированные нейроны для обнаружения углекислого газа

Комары находят людей, в том числе, по выдыхаемому углекислому газу (CO₂), но детальные физиологические структуры, лежащие в основе этой способности, оставались малоизученными.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые получили детальные 3D-модели этих механизмов в наномасштабе. Они использовали серийную сканирующую электронную микроскопию для послойного срезания и визуализации тканей.

Работа, проведённая студентами Шади Шарара и Джонатаном Чоем в лаборатории профессора Чи-Инга Су, опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Теперь у нас есть реалистичная 3D-морфологическая модель, которая предоставляет количественные измерения сенсорной площади поверхности. Мы видим такой уровень детализации впервые», — сказал Су.

Комары вида Aedes aegypti (переносчики жёлтой лихорадки, лихорадки денге, чикунгуньи и вируса Зика) обнаруживают CO₂ с помощью сенсорных волосков — сенсилл. Эти волоски содержат обонятельные рецепторные нейроны (ОРН), включая нейроны, специализированные для детекции CO₂.

Ключевые результаты 3D-визуализации:

• В капитатных колбовидных (cpA) нейронах обнаружены увеличенные площади поверхности для детекции CO₂.
• Выявлена уникальная аксональная архитектура, обогащённая митохондриями (клеточными "энергостанциями"), что указывает на область с высокими энергетическими потребностями.
• Эти особенности, вероятно, обеспечивают повышенную чувствительность к углекислому газу.

«Эти характеристики позволяют предположить, что ОРН эволюционно развили специфические метаболические и структурные адаптации для поддержки своей важнейшей роли в поиске хозяина», — пишут исследователи.

Сравнение с дрозофилами показало, что аналогичная сенсорная область у плодовых мушек гораздо менее выражена. Это подчёркивает ключевую разницу:

• Для дрозофил CO₂ — сигнал тревоги, которого они избегают.
• Для комаров CO₂ — сигнал привлечения, который помогает найти хозяина и запускает всё поведение, связанное с поиском крови.

Новые данные предоставляют ценную информацию для понимания уникальных анатомических структур комаров и их функций в поиске нового хозяина.