Po wielu latach wytężonej pracy, obejmującej niezliczone wyzwania naukowe i technologiczne, zespół adiunkt Carolyn McBride z Uniwersytetu Princeton odkrył mechanizm pozwalający komarom na wykrywanie ludzi. Okazuje się, że główną rolę odgrywa w nim... zapach. Szczegóły można przeczytać w Nature.

Carolyn McBridge powiedziała:

Staraliśmy się zrozumieć, w jaki sposób komary odróżniają zapach człowieka od zapachu zwierzęcia, zarówno jeśli chodzi o to, co w ludzkim zapachu jest dla nich ważne, jak i o to, jaka część ich mózgu pozwala im na rozpoznawanie tych sygnałów. W pewnym sensie zagłębiliśmy się w mózg komara i zapytaliśmy: co wyczuwają, co aktywuje ich neurony? I w jaki sposób mózg komarów jest aktywowany inaczej, gdy czują zapach człowieka i zapach zwierzęcia?

Co przyciąga komary?

Naukowcy zastosowali technikę obrazowania mózgów komarów w wysokiej rozdzielczości, aby zaobserwować, jak owad identyfikuje swoją ofiarę. W eksperymencie użyto zmodyfikowanych genetycznie komarów, których mózgi "świeciły", gdy były aktywne. Zwierzęta wystawiono na działanie ludzkiego zapachu. Co się okazało?

Zapach człowieka składa się z kilkudziesięciu różnych związków chemicznych, które w innych proporcjach są powszechne w świecie ssaków. Konieczne zatem było ustalenie, co dokładnie odróżnia człowieka od innych zwierząt. Uczeni doszli do wniosku, że kluczowe są dwa związki chemiczne: dekanal i undekanal. Opatentowali mieszankę zawierającą dekanal, która może doprowadzić do stworzenia pułapek na komary lub środków odstraszających, które przerywają sygnał.

Naukowcy porównali zapachy pochodzące od szesnastu osób, dwóch szczurów, dwóch świnek morskich, dwóch przepiórek, jednej owcy i czterech psów. Kilka sztuk runa z wiosennego strzyżenia owiec dostarczyła Howell Living History Farm, a próbki włosów psów zostały zebrane z salonu fryzjerskiego PetSmart.

Biorąca udział w badaniach Jessica Zung wyjaśniła:

W przypadku próbek od ludzi mieliśmy grupę wolontariuszy. Kazaliśmy im nie brać prysznica przez kilka dni, a następnie rozebrać się do naga i położyć w teflonowej torbie. Dlaczego nago? Ponieważ bawełna, poliester i inne włókna odzieżowe mają swój własny zapach, który mógłby zaburzyć dane. 

Próbki zapachów były wdmuchiwane do komór z komarami, a jednocześnie badano aktywność mózgów owadów. Wyniki zaskoczyły wszystkich.

Do tej pory naukowcy spekulowali, że mózgi komarów muszą dysponować wyrafinowaną techniką odróżniania ludzi od innych zwierząt. Okazało się, że jest zupełnie odwrotnie.

Carolyn McBridge wyjaśniła:

Prostota zaskoczyła nas. Pomimo złożoności ludzkiego zapachu i faktu, że tak naprawdę nie ma w nim żadnych związków specyficznych dla człowieka, komary wykształciły zaskakująco prosty mechanizm rozpoznawania nas. Dla mnie jest to historia ewolucji: gdybyśmy stworzyli test statystyczny do rozróżniania zapachu człowieka, byłby on bardzo złożony, ale komar robi coś niezwykle prostego, a prostota zazwyczaj sprawdza się w ewolucji.

Mózgi komarów mają 60 ośrodków nerwowych zwanych kłębuszkami. Przypuszczano, że wiele z nich jest zaangażowanych w namierzaniu ulubionego pożywienia (ludzkiej krwi).

Zaangażowany w badania Zhilei Zhao powiedział:

Kiedy po raz pierwszy zobaczyłem aktywność mózgu, nie mogłem w to uwierzyć - zaangażowane były tylko dwa kłębuszki. Zaprzeczało to wszystkim naszym oczekiwaniom, więc powtórzyłem eksperyment kilka razy, z większą liczbą ludzi i zwierząt. Po prostu nie mogłem w to uwierzyć. To takie proste.

Jeden z wymienionych ośrodków nerwowych reaguje na wiele zapachów (w tym zapach człowieka), a drugi tylko na ludzi.  Ponieważ komary dysponują dwoma różnymi kłębuszkami, tak dobrze namierzają cele.