Naukowcy odkryli tego mężczyznę Anopheles coluzzii komary, znaczące nosiciele malarii, przyciąga dźwięk trzepotania skrzydeł samic, wyzwalając ich wizję w poszukiwaniu partnerów.
To ustalenie z Uniwersytet Waszyngtoński może prowadzić do nowych strategii zwalczania komarów, takich jak pułapki wykorzystujące sygnały dźwiękowe i wizualne w celu ograniczenia przenoszenia malarii.
Wysoki, brzęczący dźwięk w uchu jest wyraźnym sygnałem, że samica komara wyrusza na polowanie – ponieważ to ona, a nie samce, pije krew. Słysząc ten ton, możesz odwrócić się i spróbować pacnąć szkodnika. Ale dla samca komara ten ton oznacza, że nadszedł czas na parowanie.
Międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Waszyngtońskiego odkrył zaskakujące szczegóły dotyczące kojarzenia się komarów, co może doprowadzić do udoskonalenia technik kontroli malarii, a nawet pomóc w opracowaniu precyzyjnych lotów dronami. W artykule opublikowanym dzisiaj (30 sierpnia) w czasopiśmie Aktualna biologiazespół ujawnił, że jest to mężczyzna Anopheles coluzzii komar słyszy dźwięk charakterystycznych dla samic uderzeń skrzydeł, jego wzrok staje się aktywny.
Aktywacja wzroku u komarów
Wiele komarów gatunek mają stosunkowo słaby wzrok i Anopheles coluzzii – główny rozprzestrzeniacz malarii w Afryce – nie jest wyjątkiem. Zespół odkrył jednak, że gdy samiec słyszy charakterystyczny dźwięk lotu samicy, jego oczy „aktywują się” i wzrokowo skanuje najbliższe otoczenie w poszukiwaniu potencjalnej partnerki. Nawet w ruchliwym, zatłoczonym roju zakochanych komarów, ot co A. coluzzii badacze odkryli, że samiec może wizualnie namierzyć swój cel. Następnie przyspiesza i zręcznie przemyka przez rój, unikając kolizji z innymi.
„Odkryliśmy to niezwykle silne powiązanie u samców komarów, gdy szukają partnera: słyszą dźwięk uderzeń skrzydeł o określonej częstotliwości – takiej, jaką wydają samice – i ten bodziec oddziałuje na układ wzrokowy” – powiedziała główna autorka Saumya Gupta , doktor habilitowany UW w dziedzinie biologii. „Pokazuje złożoną interakcję między różnymi systemami sensorycznymi komarów”.
Nowe podejście do zwalczania komarów
To silne powiązanie między samcami słyszącymi samice brzęczeniem a zbliżaniem się do obiektu w polu widzenia może otworzyć nową drogę zwalczania komarów: nową generację pułapek specyficznych dla Widliszek komary roznoszące malarię.
„Ten dźwięk jest tak atrakcyjny dla mężczyzn, że powoduje, że kierują się w stronę tego, co ich zdaniem może być źródłem – czy to prawdziwej samicy, czy być może pułapki na komary” – powiedział starszy autor Jeffrey Riffell, profesor biologii UW.
Jak większość Widliszek gatunek, Jakiśopheles coluzzii łączą się w pary w dużych rojach o zachodzie słońca. Większość owadów w tych rojach to samce, a tylko kilka samic. Ludzkim oczom roje mogą wydawać się chaotyczne. Komary obu płci szybko przemykają obok siebie. Samce muszą używać zmysłów, aby uniknąć kolizji i znaleźć rzadką samicę.
Badania zachowania podczas lotu w kontrolowanych środowiskach
Gupta, Riffell i ich współpracownicy — w tym naukowcy z Uniwersytetu w Wageningen w Holandii, Instytutu Badań nad Naukami o Zdrowiu w Burkina Faso i Uniwersytetu w Montpelier we Francji — chcieli zrozumieć wzajemne oddziaływanie między zmysłami komarów a tym, jak współdziałają one w rojach .
Aby przetestować zachowanie poszczególnych samców komarów w locie, zbudowali miniaturową arenę wykorzystującą zakrzywiony ekran z pikselami imitujący wizualny chaos roju. Arena jest w zasadzie symulatorem lotu komarów. W nim obiekt testu na komara, który jest uwiązany i nie może się swobodnie poruszać, nadal widzi, wącha i słyszy, a także macha skrzydłami, jakby był w locie.
W testach na arenie z dziesiątkami samców Widliszek coluzzi komarów naukowcy odkryli, że samce różnie reagowały na obiekt w polu widzenia w zależności od dźwięku, jaki badacze emitowali na arenę. Jeśli grały do tonu o częstotliwości 450 herców – częstotliwości, z jaką biją skrzydła samic komarów w tych rojach – samce kierowały się w stronę obiektu. Jednak samce nie próbowały odwracać się w stronę obiektu, jeśli badacze odtwarzali dźwięk o częstotliwości 700 herców, czyli bliższej częstotliwości, z jaką inne samce uderzają skrzydłami.
Postrzegana przez komara odległość od obiektu również miała znaczenie. Jeśli symulowany obiekt pojawił się w odległości większej niż trzy długości ciała, nie odwróciłby się w jego stronę, nawet w obecności kobiecych tonów lotu.
„Zdolność rozdzielcza oka komara jest około 1000 razy mniejsza niż zdolność rozdzielcza oka ludzkiego” – powiedział Riffell. „Komary zwykle wykorzystują wzrok do bardziej pasywnych zachowań, takich jak unikanie innych obiektów i kontrolowanie swojej pozycji”.
Potencjał nowych metod zwalczania komarów
Oprócz dramatycznej reakcji na obiekty, gdy słyszą tony lotu samic, eksperymenty na arenie wykazały, że samce wykonywały inny zestaw subtelnych dostosowań lotu do innych obiektów. Zmodyfikowali amplitudę i częstotliwość uderzeń skrzydeł w odpowiedzi na obiekt w ich polu widzenia, nawet bez dźwięków uderzeń skrzydeł wydobywających się z głośnika. Zespół postawił hipotezę, że te reakcje wzrokowe mogą stanowić manewry przygotowawcze mające na celu uniknięcie obiektu. Aby dowiedzieć się więcej, sfilmowali w laboratorium roje składające się wyłącznie z samców. Analizy tych ruchów wykazały, że samce przyspieszały, gdy zbliżały się do innego samca.
„Uważamy, że nasze wyniki wskazują, że samce wykorzystują wizualne wskazówki z bliskiej odległości, aby uniknąć kolizji w rojach” – powiedziała Gupta. „Jednak wydaje się, że słyszenie tonów lotu samic radykalnie zmienia ich zachowanie, co sugeruje znaczenie integracji informacji dźwiękowych i wizualnych”.
Badanie to może wykazać nową metodę zwalczania komarów poprzez skupienie się na tym, jak komary integrują sygnały słuchowe i wzrokowe. Silne i stałe przyciąganie samców sygnałami wizualnymi, gdy słyszą bzyczenie samicy, może stanowić lukę, którą badacze będą mogli wykorzystać przy projektowaniu pułapek na komary nowej generacji – zwłaszcza pułapek na komary Widliszek gatunków, które są głównymi nosicielami patogenów malarii.
„Roje komarów są popularnym celem działań mających na celu zwalczanie komarów, ponieważ naprawdę prowadzą do ogólnego znacznego ograniczenia ukąszeń” – powiedział Riffell. „Jednak dzisiejsze środki, takie jak środki owadobójcze, są coraz mniej skuteczne w miarę rozwijania się odporności komarów. Potrzebujemy nowych podejść, takich jak przynęty i pułapki, które będą skutecznie przyciągać komary”.
Odniesienie: „Komary integrują sygnały wizualne i akustyczne, aby pośredniczyć w interakcjach tego samego gatunku w rojach”, Gupta S, Cribellier A, Poda SB, Roux O, Muijres FT, Riffell JA., 30 sierpnia 2024 r., Aktualna biologia.
DOI: 10.1016/j.cub.2024.07.043
Współautorami są Antoine Cribellier, Serge Poda i Florian Muijres z Uniwersytetu w Wageningen w Wageningen w Holandii oraz Olivier Roux z Uniwersytetu w Montpelier we Francji. Roux i Poda pracują także w Instytucie Badań nad Naukami o Zdrowiu w Burkina Faso. Badania zostały sfinansowane ze środków programu Human Frontiers Science Programme Narodowe Instytuty ZdrowiaBiuro Badań Naukowych Sił Powietrznych i Francuska Krajowa Agencja Badań.
Numery dotacji:
- Program naukowy dotyczący granic ludzkich: HFSP-RGP0044/2021
- Narodowe Instytuty Zdrowia: R01AI148300, R01AI175152
- Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych: FA9550-21-1-0101, AWD-004055-G4
- Francuska Krajowa Agencja Badań: ANR-15-CE35-0001-01
