По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2020 году почти половина населения мира подвергалась риску заражения малярией, а около 627 тысяч человек умерли от этого недуга.

И хотя вскоре может появиться вакцина против малярии (ВОЗ рекомендовала её для детей в прошлом году), малярия является лишь одним из нескольких заболеваний, переносимых комарами. И общее число инфекций, связанных с комарами, неизбежно будет расти, поскольку изменение климата только увеличивает популяцию комаров. Таким образом, чтобы уменьшить бремя болезней, вызываемых малярией и другими болезнями, переносимыми комарами, учёным следует продолжать заниматься разработкой эффективных средств борьбы с популяциями комаров.

Учёные изучили звуки брачных ритуалов комаров - их выводы могут помочь в борьбе с малярией.Изображение: mycteria/Shutterstock

Главной целью должно стать их совокупление в воздухе. Ритуал спаривания комаров включает в себя самца, идентифицирующего и преследующего летающую самку, которую он обнаруживает по слабому тону полёта. Если самец не может должным образом слышать самку, то погоня терпит неудачу, и они не спариваются. Размножение комаров в решающей степени зависит от их слуха.

Специалисты из Университетского колледжа Лондона изучили поведение комаров, вызывающих малярию (виды Anopheles gambiae), чтобы лучше понять, как самцы прислушиваются к самкам, чтобы найти себе пару. Результаты их исследования недавно были опубликованы в журнале Science Advances.

Но сначала немного предыстории. Механизм слуха у комаров уникален, но плохо изучен. Уши обоих полов почти глухи к звукам полёта друг друга, частоты которых просто слишком высоки, чтобы их можно было услышать. Чтобы услышать друг друга, они заимствуют трюк из физики.

Когда мужские и женские тоны полёта объединяются в ухе комара, они создают более низкочастотные — и, следовательно, слышимые — «фантомные тоны», называемые продуктами искажения. Продукты искажения существуют только внутри комариного уха и не могут быть услышаны или записаны вне его.

Поэтому самцу комара нужно лететь, чтобы услышать летящую самку. При этом его собственный тон полёта должен находиться в пределах определённого частотного диапазона, чтобы генерировать слышимые продукты искажения с данной самкой.

Учёные услышали звуки полёта москита

Специалисты записывали звуки полёта (или «взмахи крыльев») комаров в инкубаторах, оснащённых высокочувствительными микрофонами. Их эксперименты включали наблюдение за 100 самцами и 100 самками в отдельных инкубаторах, отдельными комарами (один самец или одна самка отдельно), а также смешанным инкубатором с 50 комарами каждого пола.

В инкубаторах эксперты стремились имитировать условия естественной среды комаров с помощью освещения, а также путём контроля температуры и влажности. Им удалось измерить частоту взмахов крыльев комаров в течение нескольких дней и в разное время суток.

Эксперты обнаружили, что самцы комаров, но не самки, ежедневно меняли тон своего полёта. Взмахивая крыльями примерно в 1,5 раза быстрее, чем самки, самцы оптимизируют свою способность обнаруживать одинокую самку в роях, состоящих из большого числа особей разного пола.

Более 10 лет назад учёные предложили и описали акустическое взаимодействие между самцами и самками как «гармоническую конвергенцию». И хотя они определили такое же соотношение взмахов крыльев, которое позволяет комарам противоположного пола слышать друг друга (эквивалентно 1,5 взмаха крыльев самцов к одному взмаху крыльев самки), в нынешнем исследовании учёные обнаружили, что это происходит по умолчанию и на самом деле не требует никакого взаимодействия между полами.

Учёные изучили звуки брачных ритуалов комаров - их выводы могут помочь в борьбе с малярией.Изображение: VladKK/Shutterstock

Примечательно то, что в сумерках самцы взмахивают крыльями быстрее, чем в другое время суток. Это имеет смысл, потому что у комаров Anopheles gambiae самцы преимущественно летают в сумерках, когда они образуют брачные стаи, часто насчитывающие 1000 комаров, и даже более. Эти стаи время от времени посещают несколько девственных самок. Как вы можете себе представить, найти партнёра для спаривания в таком случае достаточно непросто.

Увеличение частоты взмахов крыльев у самцов в сумерках изменяет частоту продуктов искажения, которые становятся более слышимыми для уха самца, чем те, которые создаются в другое время суток. Таким образом, регулируя взмах крыльев в рое, они лучше слышат самок и увеличивают свои шансы найти одну из них для спаривания.

Регулировка тона полёта самцов частично обусловлена ​​их циркадными часами. Более быстрое взмахивание крыльями, вероятно, будет очень энергозатратным для самцов, поэтому они ограничивают такое своё поведение временем роения.

Что означают выводы учёных?

Важно воспроизвести аналогичные эксперименты за пределами лаборатории, особенно среди роев комаров в их естественной среде обитания. И учёные уже начали работать над этим в Танзании.

Тем не менее, даже эти результаты уже открывают новые возможности для исследования эволюционной экологии слуха, уникальной слуховой системы комаров и поведения комаров в более широком смысле.

Они также вполне могут внести свой вклад в усилия по борьбе с комарами. В рамках программ борьбы с переносчиками инфекции самцы-мутанты будут выпущены в дикую природу, чтобы сократить местные популяции комаров. Самцы комаров-мутантов генетически модифицированы таким образом, чтобы при спаривании с самкой в дальнейшем на свет появлялось нежизнеспособное потомство.

Эффективность спаривания в этом контексте во многом зависит от способности выпущенных самцов слышать самок, живущих в дикой природе. Результаты исследований учёных показывают, что для создания успешной программы важной может быть оценка распределения тонов полёта самцов и самок, а также диапазона слуха самцов, прежде чем выпускать комаров-мутантов.

Это усилило бы любое вмешательство, обеспечив оптимальную эффективность спаривания мутантов — по сути, чтобы они могли конкурировать с местными самцами комаров, чтобы идентифицировать и спариваться с самками из дикой природы.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев