Komary wykorzystują podczerwień. Właśnie tak polują na ludzi

Kalifornijscy naukowcy odkryli, że komary, oprócz innych sposobów, wykorzystują promieniowanie podczerwone do lokalizowania żywicieli. Odkrycie to może doprowadzić do udoskonalenia metod kontroli komarów i pomóc w ograniczeniu przenoszenia chorób, takich jak denga czy malaria.

Komary potrafią skutecznie uprzykrzyć życie. Swędzący bąbel może być chwilową uciążliwością, jednak w niektórych częściach świata ugryzienie komara może mieć poważne, a nawet śmiertelne konsekwencje. Komary z gatunku Aedes aegypti odpowiedzialne są za rozprzestrzenianie się wielu niebezpiecznych chorób, jak denga czy żółta febra. Z kolei komary z gatunku Anopheles gambiae roznoszą pasożyta wywołującego malarię. Światowa Organizacja Zdrowia szacuje, że sama malaria powoduje ponad 400 tys. zgonów rocznie. Do tego należałoby doliczyć zgony wywołane innymi groźnymi chorobami przenoszonymi przez komary. Z tego powodu owady te zyskały miano najbardziej śmiercionośnych zwierząt na planecie.

Komary to owady niezwykle dobrze przystosowane do warunków, w jakich żyją. Swoją ofiarę potrafią wytropić z dużej odległości. Samce komarów żywią się nektarem z kwiatów i sokami roślinnymi. Gryzą nas tylko samice komarów, którym krew kręgowców potrzebna jest do rozrodu. Komarzyce wydają potomstwo tylko raz w życiu. Ze składanych do wody jaj, po około sześciu tygodniach wykluwają się larwy, które zanim staną się dorosłym osobnikiem, przechodzą jeszcze kilkudniowe stadium poczwarki. Samce żyją zaledwie 2-3 miesiące i nie są w stanie przetrwać zimy.

Komary namierzają nas na kilka sposobów. Uważa się, że częściowo kierują się wydychanym przez nas dwutlenkiem węgla oraz zapachem potu. W badaniach z 2022 roku naukowcy ustalili, że komary polegają też na wzroku i po wykryciu charakterystycznego gazu, który wydychamy, lecą w kierunku określonych kolorów, ignorując inne. Ważna jest też temperatura ciała, która jest wyższa względem otoczenia. W niedawnych badaniach naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara ustalili, że komary wykorzystują promieniowanie podczerwone, które pomaga im wykrywać ciepło ciała z większej odległości, niż wcześniej sądzono. 

Rezultaty oraz opis badań ukazał się na łamach pisma "Nature" (DOI: 10.1038/s41586-024-07848-5).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Naukowcy od dawna wiedzą, że owady te wyczuwają ciepło swoich ofiar, które dociera do nich za pośrednictwem prądów powietrza. Ale to działa tylko z bardzo bliskiej odległości. W latach 50. próbowali dowiedzieć się, czy Aedes aegypti, komar przenoszący wirusy wywołujące dengę, zikę i inne choroby, polega na jakimś detektorze podczerwieni, czyli sposobie wykrywania ciepła. Jednak te badania nie dały wówczas żadnych rezultatów.

Ale komary nie polegają wyłącznie na cieple ciała ofiary. Integrują różne wskazówki środowiskowe, aby zlokalizować swoich żywicieli. - Należą do nich CO2 z wydychanego powietrza, zapachy, wzrok, ciepło z naszej skóry i wilgoć z naszego ciała. Jednak każdy z tych sygnałów ma swoje ograniczenia - wyjaśnił Avinash Chandel, współautor badań.

Craig Montell z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i jego współpracownicy zastanawiali się, czy promieniowanie podczerwone w połączeniu z zapachem człowieka oraz wydychanym przez niego dwutlenkiem węgla może wystawiać nas na cel dla komarów. - Komar Aedes aegypti jest wyjątkowo utalentowany w znajdowaniu ludzkich żywicieli - przyznał Nicolas DeBeaubien z grupy profesora Montella, współautor publikacji. - Ta praca rzuca nowe światło na to, jak to osiągają – dodał.

Z odległości około 10 cm owady te mogą wykrywać ciepło unoszące się z naszej skóry. Mogą też bezpośrednio wyczuwać temperaturę naszej skóry po wylądowaniu. Te dwa sposoby odpowiadają dwóm rodzajom transferu ciepła: konwekcji, czyli przenoszeniu ciepła przez medium, takie jak powietrze, oraz przewodzeniu, czyli transferowi ciepła poprzez bezpośredni dotyk. Jednak energia cieplna może również pokonywać większe odległości, gdy zostanie przekształcona w fale elektromagnetyczne w zakresie podczerwieni.

Na potrzeby swoich badań naukowcy umieścili samice komarów w klatce z siatki. Następnie ustawili dwie płyty termoelektryczne o wymiarach 10 na 10 centymetrów, obok siebie, przed klatką i upewnili się, że nie ma transferu ciepła do klatki przez prądy powietrza. Jedna płyta emitowała promieniowanie podczerwone typowe dla ludzkiego ciała, druga nie. W kolejnym kroku zmierzyli aktywność komarzyc w poszukiwania żywiciela.

Gdy promieniowanie podczerwone było jedynym bodźcem, jaki otrzymywały komarzyce, nie poszukiwały aktywnie ofiary i nie leciały w jego stronę. Ale gdy naukowcy wprowadzili do klatek inne bodźce - ludzkie zapachy i CO2 o takim samym stężeniu, jakie wydychamy, obecność promieniowania podczerwonego znacznie zwiększyła aktywność owadów. Uczeni ustalili, że komarzyce lokalizują nas za pomocą podczerwieni z odległości około 70 centymetrów.

- To, co najbardziej uderzyło mnie w tej pracy, to to, jak silnym sygnałem okazała się podczerwień. Gdy tylko wszystkie parametry były odpowiednie, wyniki były bardzo wyraźne - powiedział DeBeaubien.

- Żaden pojedynczy sygnał nie stymuluje aktywności polegającej na poszukiwaniu żywiciela. Tylko w kontekście innych sygnałów, takich jak podwyższony poziom CO2 i ludzki zapach, podczerwień robi różnicę – przyznał Montell.

Badacze odkryli również, gdzie znajduje się ich detektor podczerwieni. Końcówki czułków komara mają neurony wyczuwające ciepło. Po usunięciu tych końcówek, komarzyce straciły zdolność do wykrywania podczerwieni. Okazało się, że na końcówkach czułków występuje wrażliwe na temperaturę białko TRPA1. Owady bez funkcjonalnego genu, który koduje to białko, nie były w stanie wykryć promieniowania podczerwonego.

Źródło: University of California - Santa Barbara, Science, fot. Jimmy Chan/ Pexels/ CC0