Чувства изощренности: как комары различают тонкие сигналы в поисках пищи и распространении болезней

Исследователи из Бостонского колледжа и Университета Брандейса сообщают в электронном издании журнала Nature, что плодовые мушки и комары обладают схожими сенсорными рецепторами. Эти рецепторы позволяют им различать тысячи сенсорных сигналов — особенно тепло и химические запахи — во время поиска пищи или попыток избежать опасности.

Обнаружив крошечную часть белка на поверхности нейронов, которая дает плодовой мушке Drosophila и малярийному комару Anopheles gambiae способность различать разные стимулы, исследователи получили новые данные. Эти данные могут быть использованы для разработки решений, направленных против комаров, распространяющих болезни.

«Тепло — это один из элементов целого ансамбля сигналов, которые мы излучаем и которые считывают комары в поисках следующей порции крови», — сказал соавтор работы, профессор биологии Бостонского колледжа Марк А.Т. Маскавич. «Эти открытия дают нам еще один шанс посмотреть, как мы можем попытаться снизить способность комаров чувствовать нас и тем самым защитить себя от их укусов и болезней, которые они распространяют».

Рецепторы, чувствующие тепло и химические вещества, относятся к древнейшим биологическим инструментам, которые организмы впервые развили для поиска пищи или избегания вреда. На протяжении веков эти рецепторы эволюционировали, позволяя людям, животным и насекомым обнаруживать и различать тысячи стимулов. Ученых долго озадачивало, как животные различают сенсорные сигналы, которые обнаруживаются одними и теми же сенсорами.

TRP-каналы (transient receptor potential) в мозге, коже и других сенсорных органах играют ключевую роль в расшифровке тепловых, химических и других сенсорных сигналов. Однако механизм, с помощью которого TRP-канал различает сигналы от источника тепла и от вредного химического вещества, оставался загадкой.

Опираясь на более ранние исследования термоощущения у Drosophila, проведенные соавтором, профессором биологии Университета Брандейса Полом А. Гаррити, команда обнаружила, что у плодовых мушек в нейронах присутствуют слегка разные версии (изоформы) канала TRPA1. Одна версия канала реагирует на тепло, а другая — только на химические вещества. Те же две изоформы TRPA1 обнаружены у малярийного комара Anopheles gambiae, что дает комарам способность различать тепло, исходящее от потенциального хозяина, и запах химического репеллента.

Маскавич, чьи предыдущие исследования включали расшифровку генов комаров, переносящих болезни человека, отмечает, что поиск способов нарушить способность комаров чувствовать и кусать людей уже давно является целью исследователей и служб общественного здравоохранения во всем мире. Новые знания о базовых реакциях насекомого на теплокровные цели, а также на химические инсектициды и репелленты помогут в усилиях по снижению передачи болезней, переносимых комарами, которые ежегодно убивают и делают больными миллионы людей по всему миру.

«Если бы мы могли каким-то образом сделать себя менее "видимыми" для комара, снизив его способность чувствовать наше тепло, или углекислый газ, и другие химические вещества, которые мы выделяем, мы могли бы улучшить нашу способность избегать их», — сказал Маскавич. «Чем больше "завес" мы поместим между собой и комарами, тем меньше вероятность, что они укусят нас и распространят болезни среди людей».