Секрет слуха комаров поможет создать более эффективные ловушки

Даже в хаотичных роях, где размножаются комары, самцы обладают поразительной способностью улавливать едва слышный звук потенциальной партнерши. Новое исследование ученых из Университета Нагои в Японии предполагает, что это возможно благодаря уникальной настройке слуховой системы самцов на гораздо более широкий диапазон звуков, чем у самок. Эти выводы проливают свет на сложное брачное поведение комаров и объясняют, почему их отлов в дикой природе с помощью ловушек остается такой сложной задачей.

Для контроля популяций и стерилизации самцов давно используются звуковые ловушки, имитирующие жужжание крыльев самки. Однако на практике эффективность этих устройств часто разочаровывает, поскольку в день они отлавливают лишь единичных насекомых. Исследование выдвигает интригующую гипотезу: низкая производительность ловушек связана с тем, что самцы реагируют на сложный комплекс акустических сигналов, которые современные устройства не способны воспроизвести в полной мере.

Результаты, опубликованные в журнале Science Advances, подчеркивают наличие в мозге самцов комаров сложнейших механизмов обработки информации, позволяющих им точно определять источник слабого звука самки в очень шумной среде. Чтобы это выяснить, группа ученых использовала метод кальциевой визуализации, позволяющий в реальном времени наблюдать за активностью нейронов в мозге насекомых при воздействии звуков разной частоты.

Исследование показало, что мозг самцов реагирует не только на те же частоты, что и мозг самок, но и на гораздо более высокие. Кроме того, самцы оказались чувствительны к так называемым «продуктам искажения» — уникальным звукам, возникающим при смешении взмахов крыльев самца и самки. Это открытие демонстрирует, насколько сложная обработка информации требуется самцам для точной локализации партнерши в гуще сородичей.

Чтобы изучить молекулярные механизмы, лежащие в основе этих половых различий в восприятии звука, исследовательская группа провела транскриптомный и протеомный анализ. Ученые сравнили гены, экспрессируемые у основания антенн у самцов и самок. Оказалось, что у самцов значительно активнее экспрессируются молекулы, связанные с ресничками — крошечными волосовидными структурами, которые комары используют для улавливания вибраций. В частности, у самцов была выявлена повышенная активность генов, кодирующих белки динеины, которые ранее уже связывали с функцией слуха у различных видов насекомых.

Считается, что реснички повышают чувствительность к определенным звукам. Таким образом, тип и количество генов, связанных с ресничками, могут определять половые различия в слуховой функции комаров. По мнению ученых, этот механизм обработки звука может быть уникальным и узкоспециализированным, не встречающимся у других насекомых. Понимание того, как самцы комаров обрабатывают звук на нейронном уровне, открывает путь к созданию более эффективных инструментов контроля, которые будут нарушать их репродуктивное поведение в самом его источнике.