Ученые выяснили, почему комары тянутся к цветам так же сильно, как и люди

Без их острого обоняния комары не смогли бы уйти далеко. Они полагаются на это чувство, чтобы найти жертву для укуса и места, чтобы отложить яйца. Но без этого обоняния комары не смогли бы найти и свой главный источник пищи: нектар из цветов.

"Нектар является важным источником пищи для всех комаров. Для самцов комаров нектар является их единственным источником пищи, а самки комаров питаются нектаром в течение всего периода своей жизни, кроме нескольких дней", - поясняет Джеффри Риффелл, профессор биологии в Университете Вашингтона.

Однако ученые мало что знают о запахах, которые притягивают комаров к определенным цветам или отталкивают их от других. Эта информация может помочь разработать менее токсичные и лучшие репелленты, более эффективные ловушки и понять, как мозг комара реагирует на сенсорную информацию — в том числе сигналы, которые иногда приводят самку комара к укусу одного из нас.

Команда Риффелла, в которую входят исследователи из UW, Virginia Tech и UC San Diego, обнаружила химические сигналы, которые приводят комаров к опылению особенно неотразимого вида орхидеи. Как сообщается в статье, опубликованной 23 декабря 2019 года, в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, орхидея производит тонко сбалансированный букет химических соединений, которые стимулируют обоняние комаров. Сами по себе некоторые из этих химических веществ оказывают либо притягательное, либо репрессивное воздействие на мозг комаров. При объединении в том же соотношении, что и в орхидее, они привлекают комаров так же эффективно, как и настоящий цветок. Команда Риффелла также показала, что один из ароматических химических веществ, который отталкивает комаров, освещает ту же область мозга комара, что и ДИТ, общий и спорный репеллент для комаров.

Их результаты показывают, как сигналы окружающей среды от цветов могут стимулировать мозг комара так же, как и теплокровный хозяин, и могут привлечь комара к цели или отправить его в другое направление, сказал Риффелл, который является старшим автором исследования.

Орхидея с тупыми листьями, или Platanthera obtusata, растет в прохладном климате высоких широт по всему Северному полушарию. На полевых станциях в Национальном лесу Оканоган-Венатчи в штате Вашингтон команда Риффелла проверила прошлые исследования, показывающие, что местные комары опыляют этот вид, но не его близких родственников, которые растут в той же среде обитания. Когда исследователи покрывали цветы мешками - лишая комаров визуального сигнала для цветка - комары все равно приземлялись на упакованные цветы и пытались прокормиться.

Запах орхидеи явно привлекал москитов. Чтобы выяснить почему, команда Риффелла обратилась к отдельным химическим веществам, которые составляют аромат туполистной орхидеи.

“Мы часто описываем "запах”, как будто это одна вещь — как запах цветка или запах человека. Аромат на самом деле представляет собой сложную комбинацию химических веществ — запах розы состоит из более чем 300 — и комары могут обнаружить отдельные типы химических веществ, которые составляют аромат", - сказал Риффелл.

Риффелл описывает аромат туполистной орхидеи как травяной или мускусный запах, в то время как его близкие родственники имеют более сладкий аромат. Команда использовала газовую хроматографию и масс-спектроскопию для идентификации десятков химических веществ в запахах видов Platanthera. По сравнению со своими родственниками, аромат туполистной орхидеи содержал большое количество соединения, называемого неанал, и меньшее количество другого химического вещества, сиреневого альдегида.

Команда Риффелла также зафиксировала электрическую активность в антеннах комаров, которые улавливают запахи. Сиреневый альдегид стимулировали усики комаров, которые являются родными для среды обитания туполистной орхидеи. Но эти соединения также стимулировали усики комаров из других регионов, в том числе Anopheles stephens, который распространяет малярию, и Aedes aegypti , который распространяет лихорадку денге, желтую лихорадку, Зику и другие заболевания.

Эксперименты по изучению поведения комаров показали, что как местные, так и неродные комары предпочитают раствор сиреневого альдегида, смешанный в том же соотношении, что и в цветках с тупыми листьями. Если исследователи исключали сиреневый альдегид из рецепта, комары теряли интерес. Если они добавляли больше сиреневого альдегида — на уровнях, обнаруженных в близких родственниках орхидеи с тупым листом-комары были равнодушны или отталкивались от запаха.

Используя методы, разработанные в лаборатории Риффелла, они также заглянули непосредственно в мозг комаров Aedes increpitus, которые перекрываются с орхидеями с тупыми листьями, и генетически модифицированный штамм Aedes aegypti, ранее разработанный Риффеллом и соавтором Омаром Акбари, адъюнкт-профессором Калифорнийского университета в Сан-Диего. Они изображали ионы кальция-сигнатуры активно возбуждающихся нейронов - в антенном лепестке, области мозга комара, которая обрабатывает сигналы от антенн.

"Эти эксперименты показали, что комары обрабатывают соотношение химических веществ, а не только их присутствие или отсутствие”, - сказал Риффелл. 

Команда также обнаружила, что сиреневый альдегид стимулирует ту же область лепестка антенны, что и ДИТ. Этот регион может обрабатывать ”репрессивные" запахи, хотя для подтверждения этого потребуются дальнейшие исследования, сказал Риффелл. Слишком рано говорить, может ли сиреневый альдегид когда-нибудь стать эффективным репеллентом от комаров. Но если это так, то это очень хорошая новость.