Несмотря на то, что лето заканчивается, 20 августа невозможно не вспомнить о его непременных спутниках — комарах и их заокеанских родственниках — москитах. Сегодня мы отмечаем Всемирный день москита. Инициатором этого праздника стал человек, который доказал, что малярия распространяется комарами рода Anopheles — сэр Рональд Росс. В 1902 году за это открытие он получил Нобелевскую премию.
Интересно, что на комаров население реагирует неодинаково. Кого-то едят поедом, а кто-то даже не замечает комариных укусов. Одни начинают нервно охлопывать себя при первом приближении к лесопарку, а другие согласны обливаться антикомариными средствами только в тундре при угрозе массовых атак комаров и гнуса. Как комары выбирают свою жертву, разбирался MedAboutMe.
Комары: кровь и болезни
Почему комары во многих странах мира считаются смертельной угрозой для человека? Для этого есть три причины:
- Для развития яиц самкам комаров требуется кровь. Их тела специально приспособлены для того, чтобы эту кровь получать. Они имеют хитро устроенный колющий ротовой аппарат в виде хоботка, с помощью которого проникают под кожу жертвы.
- Некоторые комары являются антропофильными, то есть предпочитают пить кровь у людей, нежели у каких-либо других живых существ.
- Комары являются переносчиками разнообразных вирусов и паразитов, опасных для человека.
Так что комар — это очень эффективный мобильный распространитель различных инфекций среди населения.
Вопреки опасениям обывателей, комары не могут передавать некоторые опасные вирусы, хотя ничто не мешает им укусить сначала больного человека, а потом здорового. Так, комары не могут распространять вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) по следующим причинам:
- Хоботок комара имеет шесть отделов: 4 из них необходимы для прокалывания кожи, через канал верхней губы насекомое питается, а через нижний — вводит в прокол слюну. Каналы не сообщаются. Получив кровь с вирусом, комар не способен передать его другому человеку.
- Комар даже не способен заразиться ВИЧ, потому что вирус погибает у него в кишечнике. У насекомого нет CD4+-лимфоцитов, которые обычно поражает вирус и в которых он размножается. Так что ВИЧ просто переваривается.
- Наконец, даже если бы комар каким-то невероятным образом мог передавать кровь, зараженную ВИЧ, это не представляло бы опасности для человека. Концентрация вируса была бы недостаточной для заражения. Ученые подсчитали, что нужно не менее 10 млн укусов комаров, чтобы человек получил кровь с концентрацией вируса в 10 раз меньше, чем у зараженных ВИЧ людей.
Также, по данным исследования, комары не распространяют вирусы гепатита В и С.
Наконец, есть ряд заболеваний, которые могут распространять одни комары и не могут — другие. Например, вирус Зика переносится только комарами вида Culex quinquefasciatus и Aedes aegypti. У других комаров его обнаружить не удалось.
Запахи кожи как аттрактанты
Вы знали, что комары питаются нектаром, как трудолюбивые пчелы или очаровательные бабочки? Кровь же им нужна как источник белка для производства яиц (или для увеличения их количества), и поэтому, кстати, кусают людей только самки. Самцы продолжают питаться нектаром.
Основную роль в жизни комаров играет обоняние. Они используют его для поиска источников пищи (нектара), для определения подходящих мест для откладки яиц и, что самое главное, для обнаружения людей — источников крови, без которых невозможно размножение.
Кожа человека выделяет вещества, которые являются для комаров аттрактантами, то есть соединениями, вызывающими у насекомого неудержимое желание двигаться по направлению источника запаха. К таким веществам относятся молочная кислота (и потому комары любят спортсменов) и 1-октен-3-ол (грибной спирт, придающий грибам их характерный грибной аромат). Эти вещества содержатся в поте человека. Грибы комарам не интересны — их привлекает 1-октен-3-ол в комбинации с молочной кислотой и другими запахами. И основным соединением, которое улавливают стремящиеся к размножению комарихи в воздухе, является углекислый газ.
Вид комаров Anopheles gambiae предпочитает кусать людей в лодыжки, если предложить насекомым на выбор другие части тела, что отличает их от других родственных видов. Оказалось, что именно этот вид патологически пристрастен к запаху острого голландского сыра из провинции Лимбург. Где Лимбург, а где Африка? Исследования показали, что причиной запаха является бактерия Brevibacterium linens, обитающая между пальцами ног человека. Именно продукты ее метаболизма придают ногам привлекательный для комаров аромат.
Вдох-выдох: углекислый газ как маркер
В 2011 году ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде рассказали о том, как самки комаров находят своих жертв по углекислому газу (СО2), содержащемуся в выдыхаемом ими воздухе. Эти насекомые улавливают даже незначительные изменения концентрации СО2 в воздухе: при повышении концентрации СО2 с 4,5% до 5% самки комаров начинают быстрее трепетать крыльями.
При обнаружении шлейфа углекислого газа, оставленного живым существом, у комара «включается» оптомоторный анемотаксис, то есть он движется навстречу воздушному потоку и высматривает свою жертву, пока визуально не наткнется на источник СО2.
Интересно, что сам углекислый газ также повышает чувствительность некоторых видов комаров к запахам кожи человека, точнее к молочной кислоте. Это позволяет насекомым добраться до источника углекислого газа, а потом не лететь ко рту и носу, а ориентироваться на запахи кожи и выбирать место для укуса на лодыжке или на руке, а не на носу.
Температура тела и привлекательность жертвы
Еще один важный для комара маркер — правильная температура тела, которая должна составлять около 37 °С. Но этот маркер срабатывает только на фоне интереса к СО2. То есть, если комар движется против потока СО2 и тут вдруг ощущает теплое тело с наиболее приятной температурой — это жертва. Если же тело не является источником СО2 — комар интереса к нему не проявит.
Наконец, лучше всего комары летят не просто на 37 °С, а на теплое и влажное. Это позволяет им отличать теплые камни, нагретые солнцем, от живых существ. Мокрая теплая кожа, источающая привлекательные ароматы пота в облаке СО2 — вот маяк для кровососов, к которому они летят в надежде на кровь для своего потомства.
«Вижу цель, не вижу препятствий!»
Долетев до теплого, влажного источника СО2 и разных приятных запахов, комары пытаются разглядеть сам объект. Они начинают видеть человека-жертву за 5-15 м в виде темного объекта. На этот темный объект они и держат курс. Руку человека комар способен «разглядеть» на расстоянии 30-50 см.
Как мозг комара комбинирует сигналы?
Итак, от комаров сложно спрятаться. Если перестать дышать, они будут ориентироваться на запахи кожи и на тепло в сочетании с влажностью. Если стать невидимым — остается дыхание. Если ликвидировать запахи кожи — визуальный теплый образ привлечет комара...
А исследования ученых из Университета штата Вашингтон, результаты которых были опубликованы в июле этого года, показали, что маленький мозг насекомых комбинирует все сенсорные сигналы — обонятельные, зрительные, термические. И такой подход обеспечивает комарам высокую эффективность в поиске жертвы.
Как это происходит? В ходе эксперимента 250 комаров, привязанных тончайшими вольфрамовыми нитями, поочередно выпускались на небольшую закрытую арену, оборудованную датчиками биения крыльев, воздухозаборником, источником запахов и светодиодным дисплеем.
Оказалось, что когда обонятельная система комара обнаруживает в воздухе определенные химические сигналы (СО2), происходят изменения в мозге насекомого, которые запускают зрительную систему для поиска объекта. Комар сканирует окружающее пространство в поисках подходящих форм, в образе которых могут предстать потенциальные жертвы.
Логично возникает вопрос: почему бы не сделать ловушки, испускающие СО2, запахи молочной кислоты и т. п. и тем самым привлекающие комаров? На самом деле такие устройства есть, но они редко используются в тропических странах, где проблема комаров стоит наиболее остро, из-за высоких затрат и трудностей с подачей СО2 из газовых баллонов.
Кроме того, ученые давно работают над созданием отдельного класса веществ — одорантов, которые бы делали человека неинтересным для комаров.
Но все это не решает проблему комбинированного воздействия разных маркеров на мозг комара. Слишком много факторов учитывает его крошечная нервная система, не срабатывает один орган чувств — используется информация от другого. Так что пока до создания чудо-средства ученым еще работать и работать, гоняя по кругу привязанных на проволочке комаров.
