Какие движения совершает комар, чтобы напиться крови?

Самки малярийных комаров рода Anopheles обнаруживают человека по различным сигналам — углекислому газу, визуальному контрасту, запаху, теплу тела и влаге на коже — посредством обонятельных и вкусовых рецепторов. Среди обонятельных рецепторов выделяют одорантные (OR) и ионотропные рецепторы (IR). Для формирования функциональных комплексов субъединицы OR должны объединяться с корецептором Orco. Для функционирования IR необходим как минимум один из трех корецепторов: IR76b, IR25a или IR8a. Воздействие на корецепторы OR и IR позволяет одновременно отключать целые группы сенсорных нейронов. Мутации в orco и IR76b позволяют снизить привлекательность сигналов от организма-хозяина для комара. Но неясно, как вмешательство в эти обонятельные пути повлияет на поведение комара, который уже находится на коже. Также не так много известно о том, как самки комаров находят сосуды под кожей человека. Лучше изучены комары Aedes, но эти комары значительно различаются. Исследователи из США охарактеризовали поведение самок комаров Anopheles coluzzii после контакта с кожей человека. Также они сравнили поведение An. coluzzii и Ae. aegypti.

Поведение комаров до преодоления кожного барьера фиксировали с помощью видеокамеры и анализировали с помощью искусственного интеллекта. Активность под кожей улавливали с помощью электропенетрографии (процессы, происходящие под поверхностью кожи, проявлялись в виде изменений напряжения, фиксируемых при электрофизиологических измерениях). Авторы выделили пять фаз укуса, происходящих под кожей: прокол кожи, поиск кровеносного сосуда, поглощение крови, втягивание ротового аппарата и его извлечение.

Перед проколом кожи комар многократно приподнимает и перемещает концевую часть ротового аппарата по поверхности кожи. При этом передние лапки на короткое время приподнимаются, а их положение на поверхности кожи корректируется.

После того, как выбрано место укуса, ротовой аппарат проникает в кожу. Лабиальная пластинка постепенно изгибается, обнажая стилеты. Когда самка погружает свой ротовой аппарат в кожу, ее передние ноги сгибаются и приподнимаются над поверхностью кожи. При обратном движении самки передние ноги выпрямляются и надавливают на поверхность кожи. Зачастую пучок стилетов вводится глубоко или полностью в кожу хозяина, при этом голова комара находится почти вплотную к поверхности кожи.

На протяжении фазы поиска верхнечелюстные щупики ритмично движутся над поверхностью кожи. Это движение происходит параллельно поверхности кожи: щупики перемещаются из стороны в сторону, не прикасаясь к коже. Как только кровеносный сосуд обнаружен и начинается процесс поглощения крови, щупики перестают двигаться в горизонтальной плоскости и начинают слегка вибрировать вверх-вниз. Это движение щупиков выражено слабо и служит признаком того, что самка начала всасывать кровь, еще до того, как ее поступление становится заметным в брюшке.

Ближе к завершению процесса питания самки могут выводить из организма воду, чтобы повысить концентрацию белков в поглощенной крови. Это проявляется в виде образования небольшой капли на самом кончике брюшка, которая затем падает на поверхность кожи.

После завершения процесса питания кровью самка начинает извлекать ротовой аппарат из кожи; при этом ее щупики вновь приходят в движение, совершая колебания из стороны в сторону с большей амплитудой, чем во время самого процесса питания. В ходе извлечения лапки комара плотно прижимаются к поверхности кожи.

Анализ экспрессии orco и IR76b позволил предположить, что хемосенсорное восприятие через лапки (на поверхности кожи) и стилет (под поверхностью кожи) задействует пути, связанные с IR76b, но не с orco. А хемосенсорное восприятие через концевую часть ротового аппарата (на поверхности кожи) осуществляется с участием нейронов, экспрессирующих как IR76b, так и orco.

Делеция orco снижала число попыток преодолеть поверхность кожи, но не влияла на успех питания. Делеция IR76b имела более выраженный эффект, но мутантным комарам все же удавалось извлекать кровь, хоть в меньшем объеме.

Самки An. coluzzii начинают искать место для прокола почти сразу после контакта с кожей, тогда как у четверти комаров Ae. aegypti существует задержка (до пяти минут). В среднем самкам An. coluzzii требовалось 160 сек., чтобы напиться крови; бо́льшая часть этого времени уходила на собственно потребление крови (128 сек.) и на поиск кровеносного сосуда (21 сек.). Комары Aedes затрачивали 165 сек. Однако самки Anopheles находили кровеносные сосуды на 17 сек. быстрее, чем самки Aedes. An. coluzzii прокалывали кожу резким движением, тогда как Ae. aegypti делали это более постепенно (сохраняя ритмичный характер прокола).

Ловушки для малярийных комаров предложили делать из распространенного вида дрожжей