(CNN) Van de meer dan 3.000 soorten muggen in de wereld, is slechts een klein aantal geëvolueerd om zich te specialiseren in het zuigen van menselijk bloed.

Hoe mensen-bijtende muggen ons zo effectief opsporen is momenteel niet bekend, maar het doet er toe, omdat ze ons niet alleen jeuk bezorgen. Ze dragen ook gevaarlijke ziekten zoals Zika, dengue, West-Nijl virus en malaria die dodelijk kunnen zijn.

In feite zou het stoppen van deze vervelende insecten in hun sporen tot een half miljoen levens kunnen redden die elk jaar aan deze ziekten verloren gaan.

“In elk van die gevallen waarin een mug is geëvolueerd om mensen te bijten – wat slechts twee of drie keer is gebeurd – worden ze vervelende ziektevectoren,” zei Carolyn “Lindy” McBride, een assistent-professor in de ecologie en evolutionaire biologie aan het Princeton Neuroscience Institute in New Jersey.

Daarom wil ze begrijpen hoe ze mensen vinden en aanvallen.

Muggen kunnen ons ruiken

“Muggen kiezen meestal wat te bijten op basis van geur,” zei McBride, wiens lab zich richt op de Aedes aegypti muggensoort die is geëvolueerd om specifiek mensen te bijten.

Alleen vrouwelijke muggen zuigen bloed, omdat ze dat nodig hebben om hun eitjes te produceren. Weten hoe een potentieel ziektedragende vrouwelijke mug een mens opsnuift, terwijl ze andere warmbloedige dieren negeert, is een belangrijke vraag.

Hier afgebeeld zijn vrouwelijke muggen van de dier-bijtende Afrikaanse ondersoort Aedes aegypti formosus (links) en de mens-bijtende, wereldwijd invasieve ondersoort Aedes aegypti aegypti (rechts).

Zodra dat beter bekend is, kunnen veel effectievere afweermiddelen – of lokaas om muggen weg te lokken van mensen – worden gemaakt, waardoor levens worden gered, zei Christopher Potter, universitair hoofddocent neurowetenschappen aan Johns Hopkins University’s Center for Sensory Biology.

Als wetenschappers hun reukzin kunnen controleren, “kunnen we echt controleren wat deze muggen doen,” zei Potter, die een andere mens-specifieke mug bestudeert, Anopheles, die malaria draagt.

Onze geuren zijn ingewikkeld

Het is geen gemakkelijke vraag om te beantwoorden, omdat elke dierlijke geur is opgebouwd uit honderden chemische verbindingen die in specifieke verhoudingen met elkaar zijn vermengd.

“De werkelijke chemische stoffen die worden gevonden in de menselijke geur zijn in principe hetzelfde als de chemische stoffen die worden gevonden in dierlijke geur – het is de verhoudingen en de relatieve overvloed van die verbindingen in menselijke mengsels die uniek is,” zei McBride, wiens onderzoek zich richt op deze kwesties.

Telkens als een hongerige vrouwelijke mug voorbij vliegt, doet ze complexe chemische wiskunde in haar kleine hersenen, uitzoeken wat een mens is, wat een hond is en wat een bloem is.

Een bibliotheek van geuren

“Om dit te onderzoeken, besloten we neurale activiteit in de hersenen van vrouwtjes te registreren terwijl ze werden blootgesteld aan natuurlijke menselijke en dierlijke geurextracten,” schreef Zhilei Zhao, een afgestudeerde student in het lab van McBride, in een Twitter-draad die het werk van het lab beschreef. Het duurde vier jaar om “de nodige genetische reagentia, geur leveringssystemen, en analytische benaderingen te ontwikkelen,” schreef Zhao.

(Van links) Noah Rose, een postdoctoraal onderzoeker aan Princeton, en Gilbert Bianquinche onderzoeken een boomholte in de buurt van Kedougou, Senegal, voor Aedes aegypti larven. Meer dan de helft van de wereldbevolking leeft in gebieden waar Aedes aegypti-muggen aanwezig zijn.

McBride’s lab team creëerde een bibliotheek van de chemische samenstelling van dierlijke geuren. “Die dataset bestaat niet echt – dus besloten we om erop uit te gaan en het zelf te verzamelen,” zei Jessica Zung, een afgestudeerde student in het lab van McBride.

Zung heeft tot nu toe geurmonsters van ongeveer 40 verschillende dieren verzameld, waaronder cavia’s, ratten, kwartels en meer.

Eén gemeenschappelijke verbinding viel op

Vergeleken met de 16 menselijke monsters, sprong er iets uit. Decanal, een eenvoudige, veel voorkomende verbinding, is bijzonder overvloedig in de menselijke huid, zei Zung.

Alomtegenwoordig in de natuur, bij mensen, komt decanal van een andere, meer complexe verbinding. Zung dook in de archieven om onderzoek te vinden uit de jaren 1970 (veel van het oorspronkelijk gedaan om een acne remedie te vinden) dat gedetailleerd beschrijft hoe wanneer een component van de natuurlijke oliën van onze huid, sapienic zuur, afbreekt, decanal overblijft. Dit zuur (zoals de naam al aangeeft) komt alleen bij mensen voor. Het leidt waarschijnlijk tot de hoge niveaus van decanal die de muggen helpen om hun weg naar ons te ruiken, maar er moeten meer studies worden gedaan.

Inzicht in wat de muggen ruiken is slechts een deel van het verhaal; weten hoe ze het doen is ook belangrijk. Om precies te zien hoe muggen dit zintuig gebruiken, kweekten wetenschappers genetisch gemodificeerde Aedes aegypti-muggen “zodat we hun kleine hoofdjes konden opensnijden en ze onder een dure microscoop konden leggen en echt konden zien hoe neuronen vuren als ze worden blootgesteld aan menselijke en dierlijke geuren,” zei McBride.

Het onderzoeksteam wist al dat muggen ongeveer 60 verschillende soorten neuronen hebben die geuren waarnemen, dus toen ze in de hersenen van de insecten keken, dachten ze dat ze misschien veel activiteit zouden zien. Maar het was verrassend stil, wat betekent dat het signaal misschien vrij eenvoudig was, beperkt tot slechts een paar soorten neuronen.

“Eén type neuron reageerde heel sterk op zowel mensen als dieren. Een ander type neuron reageerde op beide – maar het reageerde veel sterker op mensen dan op dieren,” zei McBride over dat werk. Dus het kan zo simpel zijn als dat muggenbrein slechts twee soorten neuronen vergelijkt.

Dit soort onderzoek is alleen mogelijk sinds de technologie om muggenhersenen in detail te bestuderen beschikbaar kwam, wat pas onlangs gebeurde. “Het is van oudsher erg moeilijk geweest om dit te bestuderen op het niveau waarop we het nu doen,” zei Potter.

Een voorbeeld van snelle evolutie

Ongelooflijk, muggen die zich richten op mensen zijn geëvolueerd om dit te kunnen doen in slechts de laatste 5.000 jaar, dus het is een “echt verbazingwekkend voorbeeld van snelle evolutie,” zei McBride.

De Aedes aegypti, alias “gele koorts mug” draagt ook dengue, Zika en chikungunya. Het beestje komt oorspronkelijk uit Afrika en is waarschijnlijk op slavenschepen in de jaren 1600 op weg gegaan naar zijn huidige verspreidingsgebied in het zuiden van de Verenigde Staten en Midden- en Zuid-Amerika, aldus McBride.

De combinatie van deze ziekten doodt en ziekt duizenden mensen per jaar, wat de reden is waarom muggen “s werelds dodelijkste dier” worden genoemd door de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention. McBride en Potter hopen beiden dat hun werk kan worden gebruikt door anderen die werken aan afweermiddelen en lokstoffen om ziekten te voorkomen.

Het is eenvoudig om ze weg te houden

Voor zover insider-kennis over hoe te voorkomen dat je in je eigen achtertuin wordt gebeten, zei McBride dat ze een ventilator gebruikt.

“Laat het lucht blazen over waar je buiten zit of over de barbecue of onder de tafel waar ze in je voeten bijten.” Het is niet zo dat je de geur rondblaast om de muggen van het spoor te brengen, zei ze.

Het is gewoon omdat deze dodelijke wezens, zei McBride, “niet grote vliegers zijn.”