Если бы вы могли заглянуть в сознание самки комара, вы бы обнаружили, что в ее мире преобладает запах, а не вид или звук.Она следует по запаху углекислого газа, выдыхаемому животными, чтобы найти потенциальную добычу.
Когда она приближается к цели, она использует запахи тела животного, чтобы решить, является ли она желательным хозяином. Получив кровяную муку, необходимую для воспроизводства, она следует по запаху застоявшейся воды, чтобы найти место для откладывания яиц.Ее нежные усики, хоботок и пара придатков рта, называемых щупиками, делают это возможным.
Они покрыты крошечными полыми сенсорными волосками, называемыми сенсиллами, которые заполнены впечатляющим набором датчиков запаха, которые могут различать тысячи различных ароматических соединений.В течение последних 15 лет группа биологов из Университета Вандербильта изучала семью из 79 рецепторов запахов (OR) у малярийного комара (Anopheles gambiae) в надежде найти лучшие репелленты и приманки, которые можно было бы использовать для предотвращения распространения инфекции. малярия и другие болезни, переносимые комарами.Однако, когда исследователи тщательно определили конкретные соединения, которые запускают эти рецепторы, они были удивлены, обнаружив, что OR Anopheles не реагируют на многие вонючие человеческие запахи, которые, как они знают, могут улавливать комары.
Ученые считают, что теперь они понимают, по крайней мере, одну из причин этого несоответствия. В статье, опубликованной ранее в этом году в журнале Scientific Reports, они сообщают, что малярийный комар имеет вторую полную систему датчиков запаха, обнаруженную пять лет назад у плодовой мухи (Drosphila melanogaster), которые специально настроены как минимум на два датчика запаха. химические сигналы человеческого происхождения, которые система OR насекомых не может обнаружить. Таким образом, взрослые самки используют вторую систему датчиков запаха для поиска человеческой добычи.
«Это более примитивная обонятельная система, которую Anopheles использует для обнаружения людей», — сказал Корнелиус Вандербильт, профессор биологических наук Лоуренс Цвибель, руководивший исследованием. «Он заполняет важные пробелы в химиосенсорном восприятии комара, которые не обеспечиваются операционной системой».В серии обширных и кропотливых экспериментов, проведенных для его дипломной работы с отличием, студент Стивен Л. Деррибери (ныне студент Медицинской школы Вандербильта) вместе с доцентом-исследователем Джейсоном Питтсом сумели функционально охарактеризовать три из этих различных датчиков. , называемые ионотропными рецепторами (ИР) в Anopheles. Исследователи определили, что уникальные комбинации IR реагируют на два класса соединений, обнаруженных в человеческом поте: карбоновые кислоты, которые придают запах уксуса, и производные аммиака, называемые аминами.«Проект Стивена был более сложным, чем просто поиск иголки в стоге сена», — сказал Цвибель. «Это было больше похоже на поиск иголки в ОГРОМНОМ стоге сена, потому что мы понятия не имели, какие молекулы одоранта запускают ИК-систему.
Хуже того, мы не знали, какие комбинации ИК-рецепторов могут быть задействованы». (У мух ИР обнаруживают молекулы-мишени только в сочетании с корецепторами на том же нейроне.)Ученые все еще многого не понимают в ИК-системе. Например, они думают, что комары могут также использовать это древнее семейство белков для обнаружения инфракрасного излучения и уровней влажности.Одним из показателей важности обонятельной системы является количество связей, которые она имеет с мозгом.
По этому показателю система OR является наиболее важной, потому что в ней больше нейронов, которые связывают ее с мозгом комара, но ИК-система занимает второе место.«Комар — чрезвычайно сложный организм», — сказал Питтс. «Они используют комбинацию тонко настроенных обонятельных систем, чтобы определять местонахождение своей добычи.
Сейчас мы обнаружили две из этих систем, но, основываясь на том, что мы знаем о геноме комара, мы думаем, что есть другие, которые мы еще не идентифицировали».«Несмотря на все проведенные нами исследования, мы до сих пор не до конца выяснили, как комары идентифицируют людей и, что еще более важно, у них развиваются предпочтения в отношении людей», — заметил Цвибель.