Раскрыт механизм, позволяющий комарам находить людей по углекислому газу

Летний пикник, прогулка по лесу или отдых на заднем дворе – встреча с комаром, жаждущим крови, кажется неизбежной. Но как этим насекомым удается так безошибочно находить свою цель? Один из ключевых методов – это уникальная способность обнаруживать углекислый газ. Каждый наш выдох создает в воздухе облако CO2, которое служит для комаров настоящим маяком.

Долгое время детали этого механизма оставались загадкой для ученых. Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего смогли впервые получить подробнейшие трехмерные изображения нейронов, отвечающих за детекцию углекислого газа. Используя метод серийной блок-фасеточной электронной микроскопии, команда создала 3D-модели наноразмерного уровня, позволившие заглянуть вглубь сенсорной системы комара. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Объектом изучения стали комары вида Aedes aegypti, известные переносчики вирусов желтой лихорадки, денге, чикунгуньи и Зика. Углекислый газ они улавливают с помощью особых сенсорных волосков – сенсилл. Внутри этих волосков находятся обонятельные нейроны, часть из которых специализируется именно на CO2. Полученные данные проливают свет на эволюционные адаптации, которые делают этих насекомых одними из самых смертоносных животных в мире.

Трехмерная визуализация выявила несколько уникальных анатомических особенностей. Внутри нейронов, отвечающих за распознавание CO2, дендриты – отростки нервных клеток – имеют значительно увеличенную площадь сенсорной поверхности. Кроме того, в этих областях обнаружена высокая концентрация митохондрий – клеточных «энергетических станций». Это указывает на повышенное энергопотребление и, как следствие, на чрезвычайно высокую чувствительность к углекислому газу. «Эти характеристики предполагают, что обонятельные нейроны развили специфические метаболические и структурные адаптации для поддержки своей важнейшей роли в поиске «хозяина», – пишут исследователи.

Сравнение с плодовыми мушками-дрозофилами подчеркнуло уникальность комариного обоняния. У мушек аналогичная зона для восприятия CO2 гораздо меньше. «Для плодовых мушек углекислый газ служит сигналом тревоги – они его избегают, – объясняет профессор Чи-Ин Су, руководитель лаборатории. – Для комаров же CO2 – это возбуждающий сигнал, который помогает им нас найти. Он запускает весь механизм поведения, направленный на поиск источника крови».

Новые открытия дают науке бесценную информацию об анатомии и функциях сенсорной системы комаров. Ученые надеются, что более глубокое понимание этих механизмов поможет в будущем разработать более эффективные способы борьбы с распространением опасных заболеваний, вмешиваясь в способность насекомых находить своих жертв.