(CNN) Spośród ponad 3,000 gatunków komarów na świecie, tylko niewielka liczba ewoluowała w kierunku specjalizacji w ssaniu ludzkiej krwi.

Jak gryzące ludzi komary namierzają nas tak skutecznie nie jest obecnie znane, ale ma to znaczenie, ponieważ nie tylko nas swędzą. Przenoszą one również niebezpieczne choroby, takie jak Zika, denga, wirus Zachodniego Nilu i malaria, które mogą być śmiertelne.

W rzeczywistości, zatrzymanie tych paskudnych owadów na ich drodze mogłoby uratować do pół miliona istnień ludzkich traconych na te choroby każdego roku.

„W każdym z tych przypadków, w których komar ewoluował do gryzienia ludzi – co zdarzyło się tylko dwa lub trzy razy – stają się one paskudnymi wektorami chorób”, powiedziała Carolyn „Lindy” McBride, adiunkt ekologii i biologii ewolucyjnej w Princeton Neuroscience Institute w New Jersey.

Dlatego chce ona zrozumieć, w jaki sposób komary znajdują i namierzają ludzi.

Komary mogą nas wyczuć

„Komary najczęściej wybierają, co ugryźć na podstawie zapachu”, powiedziała McBride, której laboratorium skupia się na gatunku komara Aedes aegypti, który wyewoluował do gryzienia ludzi.

Tylko samice komarów ssą krew, ponieważ potrzebują jej do produkcji swoich jaj. Wiedza o tym, w jaki sposób potencjalnie przenoszące choroby samice komarów wyczuwają człowieka, ignorując inne ciepłokrwiste zwierzęta, jest kluczowym pytaniem.

Pokazane są tu samice komarów z gryzącego zwierzęta podgatunku afrykańskiego Aedes aegypti formosus (po lewej) i gryzącego człowieka, globalnie inwazyjnego podgatunku Aedes aegypti aegypti (po prawej).

Gdy to będzie lepiej znane, o wiele bardziej skuteczne repelenty – lub przynęty, aby zwabić komary z dala od ludzi – mogą być wykonane, ratując życie, powiedział Christopher Potter, profesor nadzwyczajny neurobiologii w Centrum Biologii Sensorycznej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.

Jeśli naukowcy mogą kontrolować ich zmysł węchu, „możemy naprawdę kontrolować to, co te komary robią”, powiedział Potter, który bada innego specyficznego dla człowieka komara, Anopheles, który przenosi malarię.

Nasze zapachy są skomplikowane

Nie jest łatwo odpowiedzieć na to pytanie, ponieważ każdy zapach zwierzęcia składa się z setek związków chemicznych zmieszanych razem w określonych proporcjach.

„Rzeczywiste związki chemiczne, które znajdują się w ludzkim zapachu są w zasadzie takie same jak związki chemiczne znajdujące się w zapachu zwierząt – to proporcje i względna obfitość tych związków w ludzkich mieszankach jest wyjątkowa”, powiedział McBride, którego badania koncentrują się na tych kwestiach.

Za każdym razem, gdy głodna samica komara przelatuje obok, wykonuje skomplikowaną chemiczną matematykę w swoim maleńkim mózgu, zastanawiając się, co jest człowiekiem, co psem, a co kwiatem.

Biblioteka zapachów

„Aby to zbadać, postanowiliśmy rejestrować aktywność neuronalną w mózgu samic podczas wystawiania ich na działanie naturalnych ludzkich i zwierzęcych ekstraktów zapachowych” – napisał Zhilei Zhao, student studiów magisterskich w laboratorium McBride’a, w wątku na Twitterze opisującym pracę laboratorium. Opracowanie „niezbędnych odczynników genetycznych, systemów dostarczania zapachów i podejść analitycznych zajęło cztery lata” – napisał Zhao.

(Od lewej) Noah Rose, badacz podoktorski w Princeton, i Gilbert Bianquinche badania dziury w drzewie w pobliżu Kedougou, Senegal, dla Aedes aegypti larwy. Ponad połowa światowej populacji żyje na obszarach, gdzie komary Aedes aegypti są obecne.

McBride’s lab team stworzył bibliotekę składu chemicznego zapachów zwierząt. „Ten zestaw danych tak naprawdę nie istnieje – więc postanowiliśmy wyjść i zebrać go sami” – powiedziała Jessica Zung, studentka w laboratorium McBride’a.

Zung zebrała do tej pory próbki zapachu od około 40 różnych zwierząt, w tym świnek morskich, szczurów, przepiórek i innych.

Jeden wspólny związek wyróżniał się

Porównując niektóre z nich do 16 ludzkich próbek, coś wyskoczyło. Dekanal, prosty, wspólny związek, jest szczególnie obfity w ludzkiej skórze, powiedział Zung.

Wszechobecny w świecie przyrody, u ludzi dekanal pochodzi z innego, bardziej złożonego związku. Zung przekopał się przez archiwa, aby znaleźć badania z lat 70-tych (wiele z nich pierwotnie przeprowadzono w celu znalezienia leku na trądzik), w których szczegółowo opisano, że kiedy jeden ze składników naturalnych olejów naszej skóry, kwas sapieninowy, rozpada się, dekanal pozostaje. Kwas ten (jak wskazuje jego nazwa) występuje tylko u ludzi. To właśnie on prawdopodobnie prowadzi do wysokiego poziomu dekanalu, który pomaga komarom wyczuć ich drogę do nas, ale należy przeprowadzić więcej badań.

Zrozumienie tego, co komary wyczuwają, jest tylko częścią historii; wiedza o tym, jak to robią, jest również ważna. Aby zobaczyć dokładnie, jak komary używają tego zmysłu, naukowcy wyhodowali genetycznie zmodyfikowane komary Aedes aegypti, „abyśmy mogli otworzyć ich małe, maleńkie głowy i umieścić je pod mikroskopem i faktycznie obserwować odpalanie neuronów, gdy są one narażone na zapachy ludzi i zwierząt” – powiedział McBride.

Zespół badawczy wiedział już, że komary mają około 60 różnych typów neuronów, które wyczuwają zapachy, więc kiedy zajrzeli do mózgów owadów, myśleli, że mogą zobaczyć dużą aktywność. Ale było zaskakująco cicho, co oznacza, że sygnał był być może dość prosty, sprowadzający się do zaledwie kilku typów neuronów.

„Jeden typ neuronu reagował naprawdę silnie zarówno na ludzi, jak i na zwierzęta. Inny typ neuronu reagował na oba – ale reagował znacznie silniej na ludzi niż na zwierzęta” – powiedział McBride o tej pracy. Więc może to być tak proste, jak to, że mózg komara porównuje tylko dwa rodzaje neuronów.

Tego rodzaju badania były możliwe tylko od czasu, gdy technologia szczegółowego badania mózgów komarów stała się dostępna, co stało się dopiero niedawno. „Tradycyjnie bardzo trudno było to zbadać na poziomie, na którym robimy to teraz” – powiedział Potter.

Przykład szybkiej ewolucji

Niewiarygodnie, komary, które celują w ludzi ewoluowały, aby być w stanie to zrobić w ciągu ostatnich 5,000 lat, więc jest to „naprawdę niesamowity przykład szybkiej ewolucji”, powiedział McBride.

Aedes aegypti, aka „komar żółtej febry” również przenosi dengę, Zika i chikungunya. Critter pochodzi z Afryki i prawdopodobnie uczynił swoją drogę do jego obecnego zakresu w południowych Stanach Zjednoczonych i Ameryki Środkowej i Południowej na statkach niewolniczych w 1600 roku, zgodnie z McBride.

Te choroby łącznie zabijają i chorują tysiące ludzi rocznie, co jest powodem, dla którego komary zostały nazwane „najbardziej śmiercionośnym zwierzęciem świata” przez amerykańskie Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom. McBride i Potter mają nadzieję, że ich praca może być wykorzystana przez innych pracujących nad repelentami i atraktantami, aby zapobiec chorobom.

Keeping them away is simple

As far as insider knowledge on how to keep from being bitten in your own backyard, McBride said she uses a fan.

„Niech wieje powietrze nad miejscem, w którym siedzisz na zewnątrz lub nad grillem lub pod stołem, gdzie gryzą twoje stopy”. To nie jest to, że jesteś dmuchanie zapach wokół, aby zapukać komary z toru, powiedziała.

To po prostu dlatego, że te śmiertelne stworzenia, McBride powiedział, „nie są wielkimi lotnikami”.