Как комары выслеживают нас в темноте: ученые раскрыли секрет их теплового зрения

Комары — существа надоедливые и опасные, переносчики множества болезней, от малярии до лихорадки денге. В борьбе с ними человечество давно ищет эффективные методы, но эти насекомые продолжают ускользать от наших ловушек. В чем секрет их невероятной способности находить свою жертву — человека?

Ученые давно знали, что комары используют комплекс сигналов для поиска цели: углекислый газ из нашего дыхания, запах кожи, визуальные ориентиры. Все это работает на средних и дальних дистанциях. На близком расстоянии в ход идут влажность и конвекционное тепло, исходящее от тела. Но до сих пор оставалось загадкой, как комарам удается с такой точностью ориентироваться на средних дистанциях, где потоки воздуха могут искажать запахи, а зрение не позволяет различить детали.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, приоткрывает завесу этой тайны. Ученые обнаружили, что комары, в частности, опасный вид Aedes aegypti (переносчик лихорадки денге, желтой лихорадки и вируса Зика), обладают уникальной способностью: они чувствуют инфракрасное излучение, исходящее от теплокровных существ.

Инфракрасное излучение (ИК) — это невидимая для человеческого глаза часть электромагнитного спектра, которая переносит тепловую энергию. Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, излучают ИК-волны. Человек с температурой кожи около 34°C испускает ИК-излучение с пиком на длине волны около 9,4 мкм. Это излучение может распространяться на значительные расстояния, не завися от потоков воздуха.

Используя серию экспериментов, ученые доказали, что комары Aedes aegypti действительно реагируют на тепловое ИК-излучение, исходящее от источника, нагретого до температуры человеческой кожи. Оказалось, что этот сигнал усиливает их привлечение к другим запахам, связанным с человеком (CO2 и запаху кожи), позволяя им точно ориентироваться на средних дистанциях (до 70 см).

Но как комары «видят» инфракрасное излучение, если у них нет специальных «тепловизионных» органов? Исследователи предполагают, что ИК-излучение вызывает локальный нагрев чувствительных структур на кончике антенн комаров, активируя терморецепторы. Ключевую роль в этом процессе играет ионный канал TRPA1, который известен как датчик тепла у других насекомых. Мутантные комары, лишенные TRPA1, полностью теряют способность ориентироваться на ИК-излучение.

Более того, на кончике антенн обнаружены два светочувствительных белка — опсины. Эти белки могут усиливать сигнал от TRPA1 при слабом ИК-излучении. Мутантные комары, лишенные обоих опсинов, демонстрируют снижение чувствительности к ИК, особенно при низких уровнях излучения.

Открытие теплового зрения у комаров — важный шаг в понимании механизмов, которые позволяют им находить свою жертву. Это открывает новые перспективы для разработки эффективных методов борьбы с этими насекомыми. Возможно, в будущем удастся создать ловушки, имитирующие ИК-излучение человека, или репелленты, блокирующие терморецепторы комаров.