Komary jak Predator. Owady tropią nas dzięki temperaturze naszego ciała
Nowe badania pokazują, dlaczego przed komarami tak trudno się schować. Naukowcy wykazali, że owady, szukając ofiar, kierują się promieniowaniem podczerwonym emitowanym przez wszystkie ciepłe przedmioty. Dzięki termowizji są w stanie znajdować cel nawet w całkowitej ciemności.
Spis treści:
Nie lwy, nie krokodyle, nie jadowite węże. To komary są najbardziej zabójczymi zwierzętami na świecie. Każdego roku wskutek przenoszonych przez nie chorób, takich jak malaria, denga czy żółta febra, umiera milion ludzi na całym świecie. Choruje 700 milionów.
Dlatego opracowanie sposobów ochrony ludzi przed ukąszeniami krwiopijców jest kluczowym problemem dla globalnej ochrony zdrowia. Niestety zadanie jest niezwykle trudne. Najnowsze badanie, opublikowane właśnie w czasopiśmie “Nature” wskazuje, że “ukryć” ludzi przed komarami jest niezwykle trudno między innymi dlatego, że komary mogą wykorzystywać promieniowanie podczerwone (IR) do wykrywania ciepła emitowanego przez nasze ciała, co znacznie zwiększa ich zdolność do znalezienia ofiary.
„Komar, którego badamy, Aedes aegypti, jest wyjątkowo skuteczny w znajdowaniu ludzkich gospodarzy” mówi Nicolas DeBeaubien, biolog molekularny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB). „Nasza praca rzuca nowe światło na to, jak udaje im się to osiągnąć”.
Jak działają zmysły komarów
Komary z gatunku Aedes aegypti są znane z rozprzestrzeniania wirusów powodujących choroby takie jak Zika, żółta febra czy denga. Każdego roku powodują ponad 100 000 przypadków infekcji. Anopheles gambiae, inny gatunek komara, przenosi pasożyta wywołującego malarię, która według szacunków Światowej Organizacji Zdrowia co roku zabija ponad 400 000 osób.
Choć samce komarów są nieszkodliwe, samice potrzebują krwi do rozwoju jaj. Przez ostatnich sto lat naukowcy starali się zrozumieć, jak komary znajdują swoje ofiary. Okazuje się, że te owady nie polegają na jednym zmyśle. Zamiast tego te niepozorne zwierzęta są wyposażone w cały pakiet czujników, których pozazdrościłby im wojskowy dron, które pozwalają im namierzać ofiary na zupełnie różne sposoby na różnych odległościach.
„Wykorzystywane przez nie zmysły obejmują wykrywanie CO2 z naszego oddechu, zapach, wzrok, zdolność do wykrywania ciepła konwekcyjnego z naszej skóry oraz wilgotności naszych ciał” wyjaśnia Avinash Chandel, doktorant na UCSB. „Jednak każdy z tych sygnałów ma swoje ograniczenia”.
Komary mają słaby wzrok, a szybki ruch człowieka lub silny wiatr mogą zakłócić ich zdolność do śledzenia nas. Zespół naukowców z UCSB postanowił sprawdzić, czy istnieje bardziej niezawodny kierunkowy sygnał, na którym mogą polegać te owady.
Tropienie ludzkiego ciepła
Komary są w stanie wykrywać ciepło wydobywające się z naszej skóry z odległości około 10 centymetrów, a także bezpośrednio odczuwać jej temperaturę, gdy na niej lądują. Ten zmysł działa dzięki zjawisku konwekcji - gry rozgrzany przedmiot, w tym przypadku ciepła skóra, oddaje ciepło zimniejszemu, na przykład powietrzu, z którym znajduje się w kontakcie.
Ale to nie jedyny sposób, w jaki tracimy ciepło. Energia cieplna może również przemieszczać się na większe odległości jako fale elektromagnetyczne. Ciepło jest zazwyczaj przekształcane w fale w zakresie podczerwieni (IR) spektrum światła. Zwierzęta, takie jak węże z rodziny grzechotnikowatych, mogą wyczuwać ciepło IR z ciepłokrwistych ofiar.
Aby sprawdzić, czy Aedes aegypti ma podobną zdolność do wykrywania promieniowania podczerwonego, zespół umieścił samice komarów w klatce i mierzył to, jak aktywnie poszukują ofiar. Komary podzielono na dwie grupy umieszczone w dwóch strefach. W obu rozpylono zapach człowieka i CO2 w tej samej koncentracji, jaką wydychają ludzie. Jedna ze stref miała również źródło IR o temperaturze ludzkiej skóry. Naukowcy liczyli, ile komarów zaczęło badać okolicę promiennika, jakby szukały żyły.
Dodanie termicznego IR ze źródła o temperaturze zbliżonej do temperatury skóry podwoiło aktywność komarów w poszukiwaniu żywności. Naukowcy odkryli, że wykorzystanie IR jest skuteczne na odległość do około 70 centymetrów. „To, co najbardziej uderzyło mnie w tej pracy, to jak silnym sygnałem okazało się IR” mówi DeBeaubien. „Gdy tylko ustawiliśmy wszystkie parametry, wyniki były jasne”.
Oprócz odkrycia, że komary mogą wykrywać ciepło, zespół zidentyfikował również to, które części ciała i biochemiczne struktury są za to odpowiedzialne. Na końcu każdej antenki komara znajdują się struktury przypominające szpilkę umieszczoną w zagłębieniu, które są przystosowane do wykrywania promieniowania. Zagłębienie chroni szpilkę przed ciepłem przewodzącym i konwekcyjnym, dzięki czemu może ona być nagrzewana wyłącznie za pomocą promieniowania IR. Komar używa białka wrażliwego na temperaturę TRPA1 jako sensora promieniowania podczerwonego.
Coraz większy problem z komarami
Zmiany klimatyczne i globalny handel znacznie rozszerzyły zasięg komarów Aedes aegypti poza kraje tropikalne i subtropikalne, gdzie pierwotnie występowały. Dziś te roznoszące tropikalne choroby owady można znaleźć także w znacznej części Europy i Ameryki Północnej.
„Pomimo swoich niewielkich rozmiarów, komary są odpowiedzialne za więcej ludzkich zgonów niż jakiekolwiek inne zwierzę” – podkreśla DeBeaubien. „Nasze badania zwiększają zrozumienie, jak komary namierzają ludzi i oferują nowe możliwości kontrolowania rozprzestrzeniania się chorób przenoszonych przez komary”.
Jednym ze sposobów mogłoby być stworzenie pułapek na komary wyposażonych w źródła promieniowania podczerwonego o temperaturze zbliżonej do temperatury ludzkiej skóry do pułapek na komary, co uczyniłoby je bardziej skutecznymi. Odkrycia te pomagają również wyjaśnić, dlaczego luźne ubrania pomagają zapobiegać ukąszeniom – blokują one dostęp komara do skóry, jednocześnie umożliwiając rozproszenie promieniowania IR w przestrzeni pomiędzy między naszą skórą a odzieżą, co utrudnia komarom wykrycie gospodarza.
Dlaczego niektórych ludzi komary gryzą częściej?
Niektórzy ludzie są bardziej podatni na ukąszenia komarów niż inni. Na przykład badania sugerują, że osoby z grupą krwi O są bardziej atrakcyjne dla komarów. Kolor odzieży również ma znaczenie. Ruch i ciemne kolory, takie jak czarny, granatowy i czerwony, mogą przyciągać ich uwagę. Według badań komary najbardziej przyciąga kolor czarny, choć przyczyny tego zjawiska nie są jeszcze w pełni zrozumiałe. Komary preferują też osoby, które emitują więcej CO2, co sprawia, że osoby o większej masie ciała lub osoby ciężko oddychające podczas ćwiczeń są bardziej narażone na ukąszenia.
Istnieje wiele sposobów na ochronę przed ukąszeniami komarów. Można stosować repelenty i spraye na owady zawierające DEET, używać naturalnych repelentów, unikać wychodzenia na zewnątrz o świcie i zmierzchu, a także nosić luźne, jasne ubrania, które utrudniają komarom dotarcie do skóry. Kluczowe jest również likwidowanie zbiorników stojącej wody, gdzie komary mogą się rozmnażać.
