Как мозг комаров кодирует запах человека для поиска жертв
Комары вида Aedes aegypti, переносчики вирусов Зика, денге и желтой лихорадки, эволюционировали, чтобы кусать почти исключительно людей. Ученые из Принстонского университета под руководством профессора Кэролин "Линди" Макбрайд решили выяснить, как эти комары различают запах человека и животных.
Методология: визуализация мозга
Выпускник аспирантуры Чжилэй Чжао разработал новый подход: визуализацию мозга комара с высоким разрешением, чтобы наблюдать за активностью нейронов в ответ на запахи. Для этого команда:
- Создала генетически модифицированных комаров, у которых нейроны мозга "загорались" при активности.
- Разработала установку для подачи запахов человеку и животным во время сканирования мозга.
- Собрала образцы запахов от 16 людей, 2 крыс, 2 морских свинок, 2 перепелов, 1 овцы и 4 собак (шерсть, мех, волосы).
Ключевое открытие: удивительная простота
Ранее предполагалось, что для распознавания сложного человеческого запаха комары используют множество нейронных структур. Однако исследование показало обратное.
Мозг комара имеет 60 нервных центров — гломерул. Активными в ответ на человеческий запах оказались только два из них:
- Один реагирует на множество запахов, выполняя роль общего сигнала "рядом что-то интересное".
- Второй активируется только на запах человека.
"Простота нас удивила", — отметила Макбрайд. — "Комары выработали удивительно простой механизм распознавания нас".
Химическая идентификация сигнала
Человеческий запах состоит из десятков соединений, присутствующих и у других млекопитающих, но в иных пропорциях. Команда определила, что два химических вещества — деканаль и ундеканаль — обогащают человеческий запах.
На основе деканаля ученые уже запатентовали смесь, которая в перспективе может лечь в основу приманок для смертельных ловушек или репеллентов, маскирующих ключевой сигнал.
Значение работы
Исследование дало комплексный ответ, объединив методы нейровизуализации, химического анализа и поведенческих тестов. Как отметила участница проекта Джессика Цунг: "Если бы это была чисто статья по нейровизуализации, осталось бы много вопросов... Но реальная сила этого проекта в том, что мы смогли привлечь столько разных методов".
Результаты опубликованы в журнале Nature.