Новое средство для борьбы с комарами мешает самкам находить своих жертв

Рис. 1. После предъявления пахучей смеси в течение 3 секунд (after 3 s in odour blend (10^–2)) СО₂-распознающие нейроны комаров Aedes aegypti практически не реагируют на углекислый газ (черные квадратики — базовая активность, baseline activity, черные треугольники — реакция на углекислый газ, response to 0,5 CO₂). В то же время предъявление в течение 3 секунд парафинового масла (after 3 s in paraffin oil) не нарушает распознавание СО₂ (пустые квадратики показывают базовую активность, а пустые треугольники — реакцию на углекислый газ). По оси абсцисс — время в минутах, по оси ординат — количество спайков (пиковых потенциалов) нейрона в секунду. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Комары приносят человечеству множество неприятностей — начиная от зуда из-за укусов и заканчивая тем, что эти насекомые служат распространителями опасных заболеваний, вроде малярии или лихорадки денге. Однако уничтожение комаров как таковых вряд ли возможно, да и если бы было возможно, могло бы привести к ужасным экологическим последствиям. Поэтому лучше просто попытаться минимизировать контакт комара и человека. Один из самых перспективных путей для достижения этой цели — нарушение поискового поведения комариных самок.

Для поиска своих жертв самки комаров пользуются прежде всего обонянием. Один из сигналов, который имеет для них огромное значение, — повышенный уровень углекислого газа в выдыхаемом жертвами воздухе. Система распознавания СО₂ у двукрылых чрезвычайно консервативна и характерна не только для комаров, но и для излюбленной модели биологов — дрозофилы. Именно эту систему и избрали своей мишенью ученые из США и Кении, когда создавали антикомариные средства нового поколения.

В своих предыдущих работах те же исследователи уже обнаружили пахучие вещества, которые уменьшали электрофизиологические и поведенческие ответы на углекислый газ у дрозофилы. Теперь, основываясь на полученных данных, они должны были подобрать вещества, которые дезорганизуют систему распознавания СО₂ у комариных самок (для экспериментов были выбраны три наиболее зловредных вида комаров — Anopheles gambiae, Culex quinquefasciatus и Aedes aegypti).

Для этого ученые электрофизиологическим путем определили, какие вещества сильнее всего воздействуют на систему определения углекислого газа у исследуемых видов комаров. На основе этих данных они составили смесь (основным действующим веществом в ней был диацетил), которая в относительно низких концентрациях нарушала распознавание СО₂ у комаров на достаточно долгое время (см. рис. 1).

Однако реакция нейрона — это одно, а реакция комара — это совсем другое. Поэтому ученые также провели ряд исследований поведения самок комаров, на которых подействовали разработанной смесью. В том числе, они запустили комарих в аэродинамическую трубу (рис. 2), где насекомым приходилось лететь против ветра к источнику углекислого газа (примерно так же — против ветра — они и летят к своим жертвам в природе).

Рис. 2. Аэродинамическая труба (wind tunnel), в которой тестировали способность самок комаров Aedes aegypti к поиску жертв после действия разработанной смеси. С одной стороны туда запускали комарих (mosquito release chamber), а с другой дул ветер (air in) и находился источник углекислого газа. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

И оказалось, что поисковое поведение у комарих действительно меняется. Гораздо меньшее их количество летит против ветра и находит источник углекислого газа, причем степень нарушения поискового поведения зависит от концентрации смеси — чем смесь концентрированней, тем меньше комары способны чувствовать углекислый газ (см. рис. 3).

Рис. 3. При тестировании в аэродинамической трубе самки комаров Aedes aegypti, на которых подействовали разработанной смесью, не в состоянии найти источник углекислого газа. Percent finding sourse — процент нашедших этот источник; 10^–3, 10^–2, 10^–1 — различные концентрации смеси. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Еще одним достоинством данной смеси является то, что она состоит из нескольких компонентов. То есть даже если у насекомых возникнет устойчивость к одному компоненту, другие всё еще будут работать.

Помимо разработки данной смеси, ученые также обнаружили, что еще одно вещество — метилэтилкетон — вызывает у рецепторных нейронов реакцию, сходную с той, что вызывает углекислый газ. Это означает, что на его основе можно создавать аттрактантные смеси, которые будут приманивать комаров и не давать им заниматься поиском жертв. В принципе, ту же функцию может выполнять и сам углекислый газ. Однако в развивающихся странах, где «комариная» проблема стоит особенно остро, транспортировка, доставка и хранение углекислого газа (в сжатом ли виде или в виде сухого льда) слишком дорога и неудобна. Вполне возможно, что на основе метилэтилкетона можно будет разработать очень перспективное средство.

Резюмируя, можно сказать, что хотя всё вышеописанное — только пилотное исследование и у представленной смеси множество недостатков (например, низкая экологичность и небезопасность для человека), разработка эта очень многообещающая, и вполне возможно, что в скором времени «комариная» проблема будет хотя бы частично разрешена.

Источник: Stephanie Lynn Turner, Nan Li, Tom Guda, John Githure, Ring T. Cardé, Anandasankar Ray. Ultra-prolonged activation of CO₂-sensing neurons disorients mosquitoes. // Nature. 2011. V. 474. P. 87–91.

Вера Башмакова