Ученые раскрыли секрет самонаведения комаров на человека

В научном журнале PLoS Biology группа ученых из США "(external-link) представила":http://www.plos.org/press/plbi-08–08-Zwiebel.pdf результат исследования обонятельных рецепторов комара Anopheles gambiae и механизма действия на них распространенного репеллента— диэтилтолуамида, более известного как ДЭТА.

ДЭТА

Недавние исследования показали, что диэтилтолуамид при передозировке может быть более опасен для нервной системы, чем считалось ранее. Впрочем, выкидывать средство от комаров спешить не стоит— речь пока что идет не просто о ДЭТА, а о его сочетании с пестицидами, которые сами по себе требуют аккуратного обращения.

Две системы наведения

Наблюдая за поведением комаров, которых подвергали действию репеллента, и одновременно избирательно блокируя действие определенных белков в клетках насекомых ученые пришли к неожиданному открытию. У Anopheles gambiae — и, скорее всего, и у других кровососов— есть не одна «система наведения», а две! Эти системы дублируют друг друга и позволяют эффективнее находить жертв.

Антенны комара под электронным микроскопом. Именно на этих антеннах (термин "антенна" - строгий биологический) находятся обонятельные рецепторы. Большое сферическое образование, выглядящее как множество мелких шариков в левой части снимка - фасетчатый глаз.

Источник: Университет Калифорнии, Дэвис. Courtesy of Zain Syed and Walter Leal

Обонятельные рецепторы комара, которые считались ответственными за узнавание молекул аммиака, бутиламина и молочной кислоты (входящих в состав пота), оказались не единственным, на что полагается насекомое при поиске человека.

Ученые выяснили, что схожие функции несут так называемые ионотропные рецепторы, представляющие собой встроенные в мембрану клетки «ворота». Когда ионотропный рецептор сталкивается с молекулой, которую он распознает, ионный канал открывается и через мембрану устремляется поток ионов.

Ионы

Ионы натрия, калия и кальция играют очень важную роль во всех клетках организма и именно потому для внутривенных вливаний используется богатый ими физраствор, а не просто вода. Потоки ионов через мембраны клеток возникают при нервных импульсах и других процессах.

Блокируя при помощи специальных препаратов определенные типы белков, исследователи смогли избирательно отключить конкретные рецепторы (которые состоят именно из белков, причем уникальных, для каждого типа рецепторов белок свой собственный), не затронув работу всех остальных компонентов клетки.

Комары, которым отключали обонятельные рецепторы, продолжали реагировать на запахи- и, что довольно любопытно, еще и оказались не подвержены действию репеллента!

Так работает простой ионный канал - белок, встроенный в мембрану клетки, пропускает через себя ионы определенного типа. Ионотропный рецептор отличается тем, что открывается только тогда, когда столкнется с определенными молекулами. Поток ионов, впущенный в клетку или выпущенный из нее, приводит уже к более масштабным процессам вплоть до формирования нервного импульса.

Источник: ppornelubio

Теоретически картина должна быть иной. Комары, чьи ответственные за восприятие пахучих молекул рецепторы отключились, не должны были воспринимать запахи вовсе, но вместо этого они получили устойчивость к ДЭТА- и все благодаря ранее не учтенным ионотропным рецепторам.

Что это даст?

Выбранный биологами вид комаров, хотя и обитает вдали от европейских или американских городов, особенно интересен медикам, поскольку способен разносить малярию и другие тропические болезни. Более того, история уже знает случаи, когда Anopheles gambiae завозили в другие страны, что оборачивалось вспышками малярии. К примеру, в 1938–1939 годах для борьбы с малярией в Бразилии пришлось организовать полное истребление привнесенных из Африки насекомых.

Малярия

Для борьбы с этим заболеванием в Африке использовали недавно... "(external-link) мобильные телефоны":http://www.gzt.ru/topnews/science/-malyariyu-zasekli-po-zvonku-s-mobiljnogo-telefona-/278214.html.

Даже если отвлечься от гуманитарной стороны вопроса и забыть про то, что подавляющее большинство стран экваториальной Африки не могут проводить собственные научные исследования в области молекулярной биологии,- изучение обонятельных рецепторов местных комаров окажется далеко не бесполезной задачей и для стран «первого мира». Тем более что род Anopheles заселил практически всю планету, включая европейскую часть России.

Ареал обитания рода Anopheles - разными цветами отмечены области, заселенные различными видами. Увеличивается при нажатии на картинку.

Источник: CDC

Как это делалось

Рассказ об изучении обоняния насекомых был бы неполон без хотя бы краткого упоминания тех методов, которые использовали ученые. Для работы с живыми организмами таких размеров многие тривиальные при экспериментах на млекопитающих процедуры становятся сложными задачами— как, например, сделать комару или его личинке инъекцию? Самая тонкая игла от обычного шприца не годится, для комара она как железнодорожный рельс для человека. А как определить эффект от действия репеллента на личинок? Считать число укусов на добровольцах? Слишком уж ненадежно.

Для уничтожения комаров созданы уже и настоящие лазерные турели, при помощи инфракрасного лазера сжигающие насекомых в воздухе. Фиолетовым луч выглядит лишь для камеры, глаз в этом диапазоне ничего не видит.

Источник: Intellectual Ventures Lab

Специально для инъекций насекомым ученые делают микрошприцы с иглами из стеклянных капилляров и способные отмерить десятки нанолитров раствора— в сотни тысяч раз меньше объема инсулинового шприца. А за перемещением личинок в экспериментальных емкостях следила специальная программа, подключенная к видеокамере и автоматически записывающая траекторию насекомого в память компьютера для последующего анализа.

Проведенное в движении время, количество активных перемещений, продолжительность пауз— все эти показатели позволяли сделать однозначный вывод об активности личинок и о том, как действуют на них те или иные вещества.