Почему комары выбирают нас? Линди Макбрайд ищет ответ

Кэролин "Линди" Макбрайд изучает вопрос, который преследует любые летние собрания: как и почему комаров привлекают люди?

Немногие животные специализируются так же тщательно, как комары, переносящие такие болезни, как Зика, малярия и лихорадка денге.

Из более чем 3000 видов комаров в мире большинство являются оппортунистами, — говорит Макбрайд. Они могут кусать млекопитающих или птиц, с умеренным предпочтением к различным видам внутри этих категорий. Но Макбрайд больше всего интересуют комары, которых учёные называют "переносчиками болезней" — носителями заболеваний, которые поражают людей. Некоторые из них эволюционировали, чтобы кусать людей почти исключительно.

Она изучает несколько видов комаров, переносящих болезни, включая Aedes aegypti (основной переносчик лихорадки денге, Зика и жёлтой лихорадки) и Culex pipiens (переносчик вируса Западного Нила). A. aegypti специализируется на людях, в то время как C. pipiens менее специализирован, что позволяет ему передавать вирус Западного Нила от птиц к людям.

"Именно специалисты, как правило, являются лучшими переносчиками болезней, по очевидным причинам: они много кусают людей", — говорит Макбрайд.

Она пытается понять, как мозг и геном этих комаров эволюционировали, чтобы заставить их специализироваться на людях, — в том числе, как они так эффективно отличают нас от других млекопитающих.

Чтобы понять, что привлекает специализированных на человеке комаров, Макбрайд сравнивает поведение, генетику и мозг комара Зика с африканским штаммом того же вида, который не специализируется на людях.

Как комары распознают сложные запахи?

Запах человека состоит из более чем 100 различных соединений, и те же соединения в немного разных соотношениях присутствуют у большинства млекопитающих.

"Ни одно из этих химических веществ само по себе не привлекательно для комаров, поэтому комары должны распознавать соотношение, точную смесь компонентов, которая определяет человеческий запах", — говорит Макбрайд. — "Так как же их мозг это вычисляет?"

Она также изучает, какая комбинация соединений привлекает комаров. Это может привести к созданию приманок, заманивающих комаров в смертельные ловушки, или репеллентов, которые нарушают сигнал.

Большинство исследований комаров в последние десятилетия были поведенческими экспериментами, которые очень трудоёмки. С 15 или 20 соединениями количество перестановок резко возрастает, а с полным набором из 100 — оно астрономическое.

Эксперименты с предпочтениями

Чтобы проверить предпочтения комаров к запахам, лаборатория Макбрайд в основном использовала морских свинок — мелких млекопитающих с иным соотношением многих из тех же 100 пахучих соединений, что и у людей.

• Специализированные на человеке "домашние" A. aegypti в 90–95% случаев летят к человеческой руке, а не к запаху морской свинки.
• Африканские "лесные" A. aegypti с большей вероятностью полетят к аромату морской свинки.

В другом эксперименте с участием семи добровольцев выяснилось, что одни люди привлекательнее для комаров, чем другие. Анализ запаха всех участников показал, что, хотя присутствовали одни и те же соединения, каждый человек был более похож на другого человека, чем на морских свинок.

"Нет ничего по-настоящему уникального в запахе любого животного, — говорит Макбрайд. — Нет ни одного соединения, которое характеризовало бы вид морской свинки. Чтобы распознать вид, нужно распознавать смеси".

Новые направления исследований

Лаборатория Макбрайд расширяет исследования, включая других млекопитающих и птиц. Аспирантка Джессика Зунг собирает образцы шерсти, меха, перьев и волос 50 видов животных с ферм и из зоопарков. Она надеется извлечь из них запах и проанализировать его в университете Рутгерса, чтобы понять, как именно комары могли эволюционировать, чтобы отличать людей от других животных.

Аспирант Чжилэй Чжао разрабатывает совершенно новый подход: визуализацию мозга комара с очень высоким разрешением, чтобы выяснить, как комар идентифицирует свою следующую жертву.

"Какая комбинация нейронных сигналов в мозге заставляет комара привлекаться или отпугиваться?" — спрашивает Макбрайд. — "Если мы сможем это выяснить, то будет тривиально провести скрининг смесей, которые могут быть привлекательными или отпугивающими".

Ключевым для этого исследования станет оборудование для визуализации, предоставленное Центром нейронной динамики Безоса в Принстоне.

От бабочек к комарам

Макбрайд начала свою карьеру в биологии с изучения эволюции бабочек, но её привлекли комары-переносчики болезней из-за того, насколько легко их разводить в лаборатории. В то время как изучаемым бабочкам требовался год для развития, комары A. aegypti могут пройти весь жизненный цикл за три недели, что позволяет проводить генетические эксперименты с быстрым результатом.

"Именно это сначала привлекло меня к комарам, — говорит Макбрайд. — Одним из сюрпризов для меня стало то, насколько удовлетворяет тот факт, что они влияют на здоровье человека... Но что по-прежнему захватывает, так это то, как легко мы можем манипулировать комарами, чтобы проверять гипотезы об эволюции нового поведения. Мы можем создавать трансгенные штаммы, выключать гены, активировать нейроны светом".