Малярийные комары точно находят путь к пахнущим ногам

Малярийные комары используют CO₂ из выдыхаемого воздуха для обнаружения человека на расстоянии. Вблизи предпочитаемого хозяина они меняют курс в сторону его ног. Исследователь Ремко Суер выяснил, как самки малярийных комаров используют запах ног на последних метрах, чтобы добраться до излюбленного места укуса. Суер, который защитит докторскую диссертацию 9 мая в Вагенингенском университете, видит возможности для нарушения поискового поведения комара.

Африканские малярийные комары Anopheles gambiae используют свои обонятельные органы — две антенны, две максиллярные щупики и хоботок — для поиска хозяев и получения порции крови. С расстояния в несколько десятков метров комары обнаруживают CO₂, который является частью выдыхаемого человеком воздуха. Однако комар не следует по CO₂-следу к его источнику (рту), а в определённой точке рядом с источником меняет направление в сторону ног — предпочитаемого места укуса для этого вида.

Кандидат наук Ремко Суер из группы энтомологии Вагенингенского университета раскрыл механизм этого поведения. Предыдущие исследования в рамках этого проекта, финансируемого Фондом Билла и Мелинды Гейтс, показали, что бактерии, живущие на человеческой стопе, производят различные запахи, и были идентифицированы десять бактериальных запахов ног, которые в смеси привлекали малярийных комаров. Ремко Суер теперь показал, что девять из этих десяти запахов ног обнаруживаются обонятельными нейронами, расположенными под волосовидными структурами (сенсиллами) на щупиках комара. Что важнее, он обнаружил, что 5 из 10 микробных запахов способны блокировать реакцию на CO₂. Блокируя сигнал CO₂, комар перестаёт ориентироваться на него и переключает внимание на запахи ног с близкого расстояния.

Исследователь добавил дополнительный CO₂ в эксперименты, чтобы имитировать выдыхаемый воздух. Короткая стимуляция в 1 секунду самой высокой концентрацией каждого из пяти запахов ног по отдельности приводила к полному подавлению реакции на CO₂ на несколько секунд.

Из десятков обонятельных нейронов только один тип способен обнаруживать CO₂. Этот обонятельный нейрон находится в одном компартменте вместе с двумя другими нейронами под капитными пегидными сенсиллами (волосовидными структурами) на щупиках комара. Регистрируя ответы этих нейронов, Суер смог определить, какие человеческие запахи обнаруживает самка малярийного комара. Из десяти ранее обнаруженных микробных запахов девять вызывали ответы от всех трёх обонятельных рецепторов на щупиках, и пять из них подавляли реакцию на CO₂.

Подавляя восприятие CO₂, можно нарушить поисковое поведение малярийного комара. Поскольку эти бактериальные запахи ног блокируют реакцию на CO₂ и одновременно активируют другие обонятельные нейроны, весьма вероятно, что именно эти запахи вызывают переключение с сигнала CO₂ дальнего действия на предпочитаемое место укуса — ноги. Поведенческие эксперименты показывают, что на короткой дистанции эти запахи блокируют эффект CO₂ и даже усиливают привлекательность базовой привлекательной смеси запахов. Это означает, что эти ингибиторы CO₂ нельзя использовать в качестве репеллентов — они даже перенаправляют ориентацию комара на запахи человека с близкого расстояния.

Запахи, которые блокируют рецептор CO₂, но активируют другие обонятельные нейроны, тем самым перенаправляя комара к другим источникам запаха, имеют потенциал для применения в системах ловушек с запахом в качестве барьера. Разместив барьер, выделяющий эти ингибиторы CO₂, можно заманивать малярийных комаров в ловушки, содержащие смесь других привлекательных человеческих запахов.