Когда жарко и сухо, комары любят не что иное, как ваш освежающий вкус.
Биологи из Университета Цинциннати обнаружили, что самки комаров кусают не только для того, чтобы получить белок, необходимый им для откладывания яиц, но и для утоления жажды во время засухи. Теперь исследователи пытаются выяснить, как часто комары должны кусать, чтобы избежать обезвоживания, что может помочь врачам бороться с такими заболеваниями, как малярия..
Выводы были опубликованы 1 мая в Scientific Reports.
«Это имеет смысл», - сказала студентка-биолог Калифорнийского университета и соавтор исследования Элиза Дидион. «Мы обнаруживаем самые высокие скорости передачи вируса Западного Нила во время засухи, потому что комары могут использовать пищу крови, чтобы заменить воду, которую они теряют».
Исследователи представили исследование в январе на конференции Общества интегративной и сравнительной биологии.
Комары часто представляют опасность и угрозу заболевания после дождей, когда они могут откладывать яйца в стоячей воде. Но исследование Калифорнийского университета показало, что сухие условия мало защищают от кусачих вредителей.
Из-за болезней, которые они переносят, комары представляют собой самую смертельную угрозу для человека среди животных. Одна только малярия убивает более 400 000 человек в год. Около половины населения земного шара находится в группе риска заражения. А комары переносят множество других смертельных или изнурительных болезней, включая желтую лихорадку, лихорадку денге и энцефалит. Известно, что в Соединенных Штатах комары распространяют такие вирусы, как Западный Нил, восточный лошадиный энцефалит и вирус Зика.
Каждая новая деталь об их физиологии и поведении может помочь органам здравоохранения бороться с болезнями, переносимыми комарами, сказал профессор биологии Калифорнийского университета Джошуа Бенуа.
«Это улучшит моделирование случаев возникновения вспышек заболеваний», - сказал Бенуа. «Когда сухо, комару может быть легче найти хозяина, чем ограниченные запасы воды или нектара».
Новое понимание поведения комаров появилось случайно, говорят исследователи.
Студенты Калифорнийского университета изучали группу измученных жаждой обезвоженных комаров, когда некоторые из них вырвались из флакона.
"Они заметили, что комары были необычно агрессивны", сказал Дидион. «Они все пытались укусить».
Бенуа и его студенты изучают комаров в своей биологической лаборатории, где взрослые особи шести видов изолированы в больших сетчатых ящиках в комнате, в которой поддерживается приятная температура 82 градуса. В каждом ящике есть источник воды и нектара, а также место для откладывания яиц, чтобы обеспечить постоянный запас лабораторных образцов.
"Здесь как в Ритц-Карлтоне", - пошутила студентка Калифорнийского университета Габриэла Найн.
Исследователи изучали обыкновенного домашнего комара Culex pipiens для исследования обезвоживания. Но лаборатория также является домом для более агрессивных Aedes aegypti, видов, которые, по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, с наибольшей вероятностью распространяют такие болезни, как Зика..
Самкам комаров обычно нужен белок, содержащийся в крови, чтобы откладывать яйца. Студенты нагревают колпачок с куриной кровью, покрытой тонкой пленкой, имитирующей кожу животных.
Комары чувствительны к углекислому газу в дыхании животных, и это один из забавных способов, которыми они могут следовать за вами по следу. Дидион сказала, что она дышит в их сетчатую клетку во время кормления, чтобы стимулировать их аппетит. Тем не менее, лишь немногие из более чем 1000 комаров в клетке ответили тем, что приземлились на металлический диск.
Бенуа сказал, что самое удивительное в комарах - это то, как редко они ищут пищу из крови, когда у них достаточно воды и влаги.
«Обычно только 5 или 10 процентов самок комаров кормятся в любое время, в зависимости от вида», - сказал он. «Обезвоживание оказывает большое влияние на то, нормально ли они питаются или нет».
В их исследовании обезвоживание побудило до 30 процентов самок комаров искать пищу с кровью.
Исследователи предположили, что обезвоживание приведет к подавлению метаболизма, снижению активности и снижению кровоснабжения у комара северного дома. Но, к удивлению, они обнаружили, что условия обезвоживания увеличивают склонность комаров приземляться и питаться хозяином. Между тем, комары с легким доступом к воде не стремились к пище с большей скоростью, когда подвергались воздействию аналогичной температуры и влажности.
Студенты проверяют свои теории в естественных, но контролируемых условиях в Центре полевых исследований Калифорнийского университета, обширном исследовательском центре за пределами Цинциннати. Исследователи выпустили взрослых комаров в большой сетчатый вольер, называемый мезокосмом, который имитирует условия, которые они могут найти в природе.
Спустя более недели исследователи представили покрытый мембраной диск крови, который имитирует птицу или животное-хозяина. Затем исследователи два раза собирали кормящихся кровью комаров - через день после дождя и через день после засухи - чтобы увидеть, какие физиологические различия они смогли обнаружить в двух группах, а также случайных не питающихся комаров, которые они также взяли.
Биологи обнаружили, что обезвоженные комары в мезокосме с большей вероятностью будут искать пищу из крови, чем комары, которые не испытывают жажды.
Бенуа и его студенты-биологи сотрудничали с профессором математических наук Калифорнийского университета Янью Сяо, который разработал модели, предсказывающие частоту укусов и связанную с этим передачу болезней при различных погодных условиях.
«Я работал над болезнями, переносимыми комарами, такими как малярия и Западный Нил, поэтому это было идеальное место для расширения моей исследовательской сети», - сказал Сяо.
Сяо сказал, что для отслеживания заболеваний, переносимых комарами, вы также должны понимать демографию людей.
«В своем литературном обзоре я обнаружила, что типичное заражение заболеванием происходит не летом, а в переходные периоды, когда уровень воды снижается и цветы засыхают», - сказала она.«Посмотрите на ежедневную картину осадков и сезонной засухи». Сяо говорит, что изучение этих двух закономерностей доказывает, что комары «на самом деле ищут человеческую кровь».
Комары - ее личный враг, куда бы она ни пошла, будь то Флорида или Канада, - сказал Сяо.
"Комары в Альберте гигантские. В первый раз, когда я был там на конференции, я прогулялся вдоль реки после презентации. После этого я ничего не мог видеть, так сильно укусил лицо", сказала она.
Бенуа сказал, что комары быстро обезвоживаются до такой степени, что могут искать пищу с кровью.
«Мы наблюдали поведенческие эффекты в течение двух или трех часов при низкой влажности и более высоких температурах», - сказал Бенуа. «Это полностью изменило их поведение».
Сходные поведенческие изменения наблюдались у двух других видов лабораторных комаров, подвергшихся обезвоживанию.
Студент Калифорнийского университета и соавтор исследования Кристофер Холмс сказал, что это исследование обещает спасение жизней.
«Если мы будем знать, как комары реагируют на засуху, мы сможем лучше предсказать, когда вы увидите вспышку болезни», - сказал Холмс. «Это шаг в правильном направлении к пониманию того, как окружающая среда влияет на комаров, на что мы действительно не можем ответить прямо сейчас».
Потепление климата может привести к более частым и продолжительным периодам засухи в районах, где комары представляют угрозу для здоровья.
"Вы могли видеть воздействие на комаров, которое, вероятно, будет усугубляться с увеличением частоты засухи, увеличением продолжительности и усилением тяжести", - сказал Холмс..