Jak komary namierzają swoje ofiary?

.Wykrywanie promieniowania podczerwonego to kolejne narzędzie, za pomocą którego komary znajdują swoje ofiary – stwierdzili naukowcy. Odkryli też neurony wrażliwe na tę długość fal.

Owady rejestrują temperaturę ciała człowieka

.Ukłucia komarów w naszej szerokości geograficznej mogą być tylko irytujące, ale w innych rejonach świata stanowią poważne niebezpieczeństwo. Komar egipski (Aedes aegypti) roznosi wirusy, które co roku powodują ponad 100 tys. śmiertelnych przypadków m.in. dengi, żółtej febry, ziki i gorączki zachodniego Nilu. Z kolei pasożytnicze pierwotniaki roznoszone przez komary malaryczne afrykańskie (Anopheles gambiae) wywołują malarię, na którą według Światowej Organizacji Zdrowia umiera rocznie ponad 400 tys. osób. Amerykańskie Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorób (CDC) uznało więc komara za najbardziej śmiercionośne zwierzę na świecie.

Samce komarów są nieszkodliwe – żywią się nektarem kwiatów. Samicom ten bogaty w cukry pokarm też wystarczyłby do życia, ale potrzebują krwi – źródła białka – by złożyć jaja. Wykształciły więc kilka mechanizmów, dzięki którym potrafią lokalizować swoje ofiary.

Badania nad tym, jak komary znajdują żywicieli, a zwłaszcza ludzi, trwają niemal od wieku. Naukowcy ustalili już, że przyciągają je m.in. zapach człowieka i wydychany przez niego dwutlenek węgla. Teraz okazało się, że wśród narzędzi, którymi dysponują te owady, jest jeszcze jedno – detektor podczerwieni.

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego (USA) odkryli, że komary egipskie najbardziej interesowały się obiektami, które emitowały promieniowanie podczerwone. Biolodzy sprawdzili też, gdzie w ciele owadów znajdują się organy odpowiedzialne za wykrywanie podczerwieni. Wyniki badań ukazały się w magazynie „Nature”.

Dr Avinash Chandel z Katedry Biologii Molekularnej, Komórkowej i Rozwojowej (Molecular, Cellular and Developmental Biology – MCDB) Uniwersytetu Kalifornijskiego wyjaśnił, że dla komarów wykrywanie zapachu i dwutlenku węgla oraz wypatrywanie ofiar to zawodne metody. „Owady mają słaby wzrok, a wiatr lub szybki ruch mogą zakłócić sygnały chemiczne” – tłumaczył dr Chandel.

Dodał, że komary rejestrują ciepło konwekcyjne człowieka (czyli temperaturę powietrza unoszącego się nad źródłem ciepła) z dystansu ok. 10 cm. Tymczasem podczerwone promieniowanie elektromagnetyczne (IR) namierzają z siedmiokrotnie większej odległości.

Żeby to zbadać, naukowcy z MCBD umieścili samice komarów w dwóch klatkach. Do każdej z nich wpompowano cząsteczki zapachu człowieka i dwutlenku węgla w stężeniu takim, jak w wydychanym powietrzu. W jednej strefie umieszczono też źródło promieniowania podczerwonego o temperaturze ludzkiej skóry. Okazało się, że w tej drugiej klatce samice komarów były w dwukrotnie bardziej aktywne w poszukiwaniu ofiar.

Komary mają specjalne, czułe na ciepło neurony

.Główny autor opracowania i szef laboratorium, w którym przeprowadzono badania, prof. Craig Montell podkreślił, że promieniowanie IR ma znaczenie w przypadku komarów, tylko jeśli ofiara emituje także inne sygnały.

„Żadna pojedyncza wskazówka nie stymuluje aktywności związanej z poszukiwaniem żywiciela. Dopiero kiedy w pobliżu ofiary pojawiają się podwyższony poziom dwutlenku węgla i ludzki zapach, podczerwień zwiększa zainteresowanie owadów” – powiedział prof. Montell.

Dr Nicolas DeBeaubien, kolejny współautor badania, dodał, że komary nie rejestrują promieniowania podczerwonego w taki sam sposób, w jaki wykrywają światło widzialne. To dlatego, że energia IR jest zbyt niska, by aktywować rodopsynę – światłoczuły barwnik odpowiedzialny za percepcję światła widzialnego, występujący w siatkówce oczu głowonogów, stawonogów (w tym owadów) i kręgowców.

Biolodzy z UC odkryli, że na końcówkach czułków komary mają neurony czułe na ciepło. Usunięcie tych struktur spowodowało, że pasożyty przestawały „widzieć” promienie IR. Badacze stwierdzili, że na czułkach występuje również białko wrażliwe na temperaturę, TRPA1, i określili gen je kodujący. Zwierzęta pozbawione tego genu nie reagowały na podczerwień. Zespół prof. Montella znalazł też u komarów inne białka wrażliwe na niewielkie wahania temperatury. Te proteiny odpowiadają nie tylko za odbiór światła widzialnego, są też detektorami smaku i temperatury.

„Połowa ludzi na świecie jest zagrożona chorobami przenoszonymi przez komary. A zmiany klimatyczne i powszechne podróże sprawiły, że komar egipski występuje już nie tylko w krajach tropikalnych i subtropikalnych. To badanie może sprawić, że znajdziemy lepsze metody ograniczenia populacji komarów, na przykład poprzez zastosowanie podczerwieni w pułapkach na te pasożyty” – podkreślił dr Chandel.

Sekrety śpiączki

.Charakterystyczną cechą kliniczną śpiączki jest całkowita utrata reakcji na pobudzenia spontaniczne lub wywołane bodźcami zewnętrznymi. W zapisie elektrycznej czynności mózgu (EEG) niewidoczne są cykle snu i czuwania, oczy pozostają stale zamknięte i nie pojawiają się mowa ani celowa aktywność motoryczna; chory nie wykonuje poleceń ani nie reaguje na stymulację sensoryczną. Śpiączka jest zwykle stanem samoograniczającym się, który na ogół ustępuje w ciągu 2 tygodni i przechodzi w formę wegetatywną (stan VS) lub w stan minimalnej świadomości (MCS). Stan VS rozpoznaje się, gdy ponownie pojawia się spontaniczne otwieranie oczu pomimo ciągłego braku jakichkolwiek innych zauważalnych zmian w stanie chorego (dowodów na rozumienie języka, werbalnego lub gestów, braku prób komunikacji lub powtarzalnych, celowych zachowań, a także reakcji na bodźce wzrokowe, słuchowe, dotykowe lub bólowe). MCS z kolei jest stanem poważnie zmienionej świadomości, charakteryzującym się obecnością minimalnych, ale wyraźnych dowodów behawioralnych świadomości własnego jestestwa lub otoczenia. Zwykle MCS jest stanem przejściowym odzwierciedlającym poprawę stanu świadomości po przebytej śpiączce lub VS bądź w przypadku postępujących zaników mózgowych w chorobach neurodegeneracyjnych.

Niedawno w bardzo prestiżowym czasopiśmie „New England Journal of Medicine” opublikowana została praca zrealizowana w kilku amerykańskich, europejskich i chińskich instytucjach naukowych pod kierunkiem prof. Nicolasa Schiffa z Weill Cornell Medical College w Nowym Jorku. W ciągu 8 lat badaniami objęto 353 pacjentów z uszkodzeniami mózgu, przebywających w sześciu ośrodkach. Znajdowali się oni w śpiączce lub w stanie wegetatywnym. Dla zbadania stanu świadomości chorych próbowano z nimi nawiązać kontakt, polecając, żeby przez 15-30 sekund wyobrazili sobie pewne zajęcia, takie jak gra w tenisa, pływanie lub spacer wokół domu. Powtarzano to siedmiokrotnie co pięć minut. U pacjentów, którzy zachowali jakiś stan świadomości, przy użyciu rezonansu magnetycznego oraz badania EEG wykrywano w tym czasie aktywność mózgu. Pacjenci z urazem mózgu, którzy nie reagują na polecenia, mogą więc wykonywać zadania poznawcze, co jest wykrywalne za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) i elektroencefalografii (EEG).

Zjawisko to, znane jako dysocjacja poznawczo-motoryczna, nie zostało dotąd systematycznie zbadane na dużej grupie osób z zaburzeniami świadomości. Czas, jaki upłynął między urazem mózgu a eksperymentem, wynosił średnio ok. ośmiu miesięcy. U połowy badanych czynnikiem, który wywołał śpiączkę, był uraz mózgu. U 25 proc. uczestników badania, u których nie występowała obserwowalna odpowiedź na polecenia, wykryto dysocjację poznawczo-motoryczną. Występowała ona częściej u pacjentów młodszych, a także wtedy, gdy od urazu upłynął dłuższy czas, a czynnikiem powodującym śpiączkę był przede wszystkim uraz mózgu. Natomiast wśród uczestników badania, którzy wykazywali obserwowalną odpowiedź na polecenia słowne, aktywność fMRI lub EEG w odpowiedzi na zadanie poznawcze widoczna była u więcej niż jednego na trzech chorych (dokładnie 38 proc.). Oznacza to, że spośród tych, którzy byli w śpiączce lub w stanie wegetatywnym, aktywność mózgu wykryto co najmniej u co czwartej osoby. Podsumowując, można stwierdzić, iż znaczna część osób pozostających w śpiączce była w jakiś sposób świadoma tego, co się dzieje w ich otoczeniu. Potwierdza to także wcześniejsze badania, opublikowane w 2019 r., choć tam zbliżone obserwacje dotyczyły ok. 10 proc. pacjentów w śpiączce.

PAP/WszystkocoNajważniejsze/MB