Открытие природных запахов поможет создать репелленты от комаров

Энтомологи из Калифорнийского университета в Риверсайде, работая с плодовыми мушками (Drosophila), обнаружили новый класс соединений, который может проложить путь к созданию недорогих и безопасных репеллентов от комаров для борьбы с вирусом Западного Нила и другими смертельными тропическими болезнями.

Когда плодовые мушки испытывают стресс, они выделяют углекислый газ (CO₂), который служит предупреждением для других мушек об опасности. Мушки способны обнаруживать CO₂ и спасаться, так как их антенны оснащены специализированными нейронами, чувствительными к этому газу.

Однако фрукты и другие важные источники пищи для мушек также выделяют CO₂ в процессе дыхания и созревания. Возникает парадокс: если врождённая реакция мушки — избегать CO₂, то как она находит эти продукты?

Анандашанкар Рэй, доцент кафедры энтомологии, и его аспирантка Стефани Тёрнер дали ответ на этот парадокс.

Они идентифицировали новый класс одорантов — химических соединений с запахом, присутствующих в созревающих фруктах, которые блокируют работу CO₂-чувствительных нейронов в антеннах. В частности, два запаха — гексанол и 2,3-бутандион — являются сильными ингибиторами этих нейронов у плодовой мушки.

Исследование имеет важное значение для контроля смертельных заболеваний, переносимых комарами рода Culex, таких как лихорадка Западного Нила и лимфатический филяриатоз. С 1999 года в США было зарегистрировано почти 29 000 случаев заболевания вирусом Западного Нила. Лимфатическим филяриатозом поражено более 120 миллионов человек в мире.

"CO₂, выделяемый при дыхании человека, является основным аттрактантом для комара Culex, что способствует передаче этих смертельных болезней", — сказал Рэй. — "В наших экспериментах мы идентифицировали гексанол и родственное соединение бутанал как сильные ингибиторы CO₂-чувствительных нейронов у комаров Culex. Эти соединения теперь можно использовать для разработки новых репеллентов и маскирующих агентов — экономичных и экологически безопасных методов блокировки способности комаров обнаруживать CO₂ в нашем дыхании, что резко сократит контакт комаров с человеком".

Результаты исследования опубликованы 26 августа в онлайн-версии журнала Nature.

"Это прекрасное исследование, открывающее новые горизонты в области обоняния", — отметил Джон Карлсон, профессор молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Йельского университета. — "Оно показывает, что определённые одоранты могут сильно ингибировать реакцию рецепторов, обнаруживающих CO₂. Результаты предполагают очень интересные новые стратегии для контроля определённых насекомых-вредителей".

Кроме того, исследование показало, что некоторые ингибирующие запахи оказывают долгосрочный эффект. Рэй и Тёрнер обнаружили, что некоторые одоранты "заглушали" CO₂-нейрон у плодовой мушки даже после прекращения воздействия.

"К нашему удивлению, мы обнаружили, что воздействие долгосрочного ингибитора реакции на CO₂ может оказывать глубокое и специфическое влияние на поведение насекомого даже после того, как ингибитор больше не находится в окружающей среде", — сказал Рэй. — "Это означает, что этот одорант потенциально можно использовать для отпугивания комаров на более длительные периоды".

Исследование было поддержано стартовыми фондами Калифорнийского университета в Риверсайде. Рэй планирует создать стартап-компанию для перевода фундаментальных исследований одорантов из лаборатории в прикладные решения.

Учёные уже начали работу с комарами, вызывающими малярию и лихорадку денге, а также налаживают сотрудничество с учёными по всему миру для исследований различных видов комаров и мух цеце.

Офис коммерциализации технологий Калифорнийского университета в Риверсайде подал заявку на патент на это открытие.