В то время как ученые знали, что CO2 заставляет комаров попадать в людей, исследователи из Лаборатории нейрогенетики и поведения Лесли Воссхолла хотели конкретизировать детали того, как это работает. Поэтому они использовали технику редактирования генома, чтобы создать мутантную версию комара Aedes aegypti, который распространяет желтую лихорадку.
У мутанта отсутствовал специфический ген, известный как Gr3, который кодирует рецептор углекислого газа. Без Gr3 комары не могли обнаружить газ.Под руководством постдока Конора МакМенимана исследователи сначала изучили поведение комаров-мутантов внутри камеры, в которой находилась пластина, нагретая до температуры человеческой кожи. Нормальных комаров тепло не привлекало, если только от него не исходил углекислый газ, а мутантов вообще не привлекало тепло.
Команда обнаружила аналогичное взаимодействие между молочной кислотой — компонентом человеческого дыхания и запаха кожи — и CO2: привлечение к запаху зависело от присутствия углекислого газа.«Опора на несколько сенсорных сигналов помогает организмам принимать обоснованные решения о зависимом от контекста поведении», — говорит МакМениман. «В случае самки комара это позволило бы ей точно отточить человека-хозяина для кормления кровью».Когда ученые проверили способность этих мутантов, не знающих углекислого газа, находить людей в реальных условиях, разница между мутантами и нормальными комарами была менее значительной. Насекомые были исследованы во влажном вольере типа теплицы в Австралии, где люди-добровольцы сидели и ловили насекомых, когда они приземлялись на них.
МакМениман разработал способ заставить комаров-мутантов светиться в темноте, а потом пересчитал их. Комары, не способные чувствовать углекислый газ, пострадали только на 15 процентов. На мутантов указали другие факторы — сочетание тепла и запаха, исходящего от людей. Однако, когда аналогичная концепция была протестирована в более крупном масштабе с использованием мыши в качестве субъекта, мутанты с гораздо меньшей вероятностью кусали, а это означает, что без углекислого газа в качестве сигнала влияние запаха и тепла уменьшаются по мере движения насекомого. подальше от хозяина.
Для комаров решающее значение имеет доступ к крови. Кусают только самки комаров, и кровь, которую они собирают, необходима для производства оплодотворенных яиц.«Поскольку кормление кровью — это очень важный вид поведения комара, эволюция встроила эти механизмы, которые обеспечивают наиболее эффективное использование энергии насекомого», — говорит МакМениман. "Есть много вещей, которые выделяют тепло, и для комара было бы бесполезно пытаться укусить их все. Но при наличии нескольких факторов насекомое может увеличить свои шансы на плодотворный укус в загроможденной сенсорной среде. . "Понимание генетической основы влечения комаров к людям может помочь в разработке химических репеллентов, блокирующих поведение в поисках хозяина как у Aedes aegypti, так и у Anopheles gambiae, которые распространяют малярию.
«В настоящее время проводятся исследования репеллентов, нацеленных на одну сенсорную модальность, например, предотвращение восприятия запаха комарами, но мы показали, что этого недостаточно», — говорит МакМениман. «Манипулирование сенсорным восприятием комаров с разных сторон было бы лучшей стратегией, чтобы удержать их от обнаружения и заражения людей».