Atracția indestructibilă dintre țânțari și oameni. De ce este special sângele uman?

În urmă cu mai bine de un deceniu, Leslie Vosshall, pe atunci un investigator al Institutului Medical Howard Hughes (HHMI), a decis să treacă de la studiul musculițelor de oțet inofensive la creaturi mult mai periculoase, anume țânțarii. 

Poate cunoștințele ei extinse despre felul în care musculițele de oțet își adulmecă hrana ar putea fi aplicate țânțarilor, s-a întrebat ea, descoperind noi modalități de a reduce capacitatea neobișnuită a insectei de a găsi prada umană. „Am vrut să fac ceva de care publicul ar putea fi entuziasmat”, spune ea.

Lucrarea aceasta a avut într-adevăr un impact major, doar că nu în felul în care anticipase ea. A fost „o surpriză uriașă, uluitoare”, spune ea. Cercetarea ei a răsturnat modelul convențional al circuitelor neuronale pe care animalele le folosesc pentru a detecta și distinge între mii de mirosuri distincte din sistemele lor olfactive. „Este o mare problemă”, spune neurologul Christopher Potter de la Școala de Medicină a Universității Johns Hopkins. „Se schimbă cu adevărat modul în care credem că sistemul olfactiv al insectelor funcționează”, indică Eurek Alert.

Mai mult decât atât, noul rezultat arată că este chiar mai greu decât se credea anterior să încurci țânțarii în timp ce aceștia caută neîncetat sânge uman. În lupta pentru reducerea numărului enorm de boli și decese cauzate de bolile transmise de țânțari, „acesta nu este o veste bună”, spune Vosshall, acum și vicepreședinte și director științific la HHMI.

Pericolul prezentat de țânțari

Când laboratorul HHMI al lui Vosshall de la Rockefeller și-a îndreptat atenția către țânțarul atras de om, una dintre sarcinile inițiale pe care le-au abordat cu succes a fost asamblarea primului genom complet al insectei. „Nimeni nu a făcut editarea genomului până acum, în parte pentru că genomul era atât de fragmentat”, explică Vosshall. Apoi, cu genomul în mână, Meg Younger și-a propus să încerce să răspundă la o întrebare uluitoare. Tantarii sunt atrasi atat de dioxidul de carbon pe care oamenii îl expiră, cât și de mirosul corpului uman.

Pentru a încerca să afle, Younger s-a gândit că ar putea identifica ce neuroni olfactivi au răspuns la prezența dioxidului de carbon și care la mirosul corporal și apoi să urmărească căile semnalelor către creier. Așa că au folosit instrumentul de editare a genelor CRISPR pentru a introduce o proteină marker fluorescentă în neuronii care aveau receptori pentru dioxid de carbon și un alt marker în cei care puteau detecta substanțele chimice din mirosul corporal.

Fiecare neuron olfactiv are un singur tip de receptor, care detectează un set specific de substanțe chimice și apoi se conectează la o singură structură (numită glomerul) din bulbul olfactiv. După această logică, ar exista tipuri separate de neuroni care răspund la mirosul de căpșuni, de exemplu, alții pentru untul de arahide, alții pentru benzină și așa mai departe.

Demersuri pentru a înțelege mai bine țânțarii

Prin sondarea genelor receptorilor cu diferite culori fluorescente, Margaret Herre, fostă doctorandă, a descoperit că neuronii individuali erau plini de mai multe tipuri de receptori, nu doar unul. Cercetările au confirmat că fiecare celulă neuronală produce într-adevăr multe tipuri de receptori.

Pe măsură ce descoperirile și rezultatele echipei lui Vosshall s-au răspândit în comunitate, s-au confruntat cu o anumită doză de scepticism. Dar nu numai că dovezile au fost copleșitoare, de fapt, descoperiri similare au apărut și din laboratorul lui Potter din Johns Hopkins. Lucrând atât cu musculițele de oțet, cât și cu o specie de țânțar, echipa lui Potter a publicat o lucrare în eLife, sugerând că „co-exprimarea receptorilor chimiosenzoriali este comună în neuronii olfactivi ai insectelor”.

În trecut, înțelepciunea convențională a unui receptor per miros și a unui receptor per neuron era atât de puternică încât nu exista niciun motiv pentru a sonda mai mulți receptori, spune Potter. „Acum știm să căutăm.”

Complexitatea sistemului olfactiv al insectelor

Privind retrospectiv, complexitatea adăugată a sistemului olfactiv al insectelor are un sens evolutiv perfect, în special pentru țânțarii care trebuie să găsească oameni pentru a supraviețui. Având mai multe tipuri de receptori în fiecare neuron, amplifică capacitatea insectelor de a detecta dioxid de carbon expirat și întregul amestec de mirosuri corporale. Iar atunci când oamenii încearcă să respingă insectele care mușcă prin blocarea unor receptori, țânțarii încă pot ajunge cu ușurință în sânge folosind ceilalți receptori ai lor.

„Este un truc foarte bun”, explică Vosshall. „Tânțarii au tot timpul câte un Plan B.” Evident, aceasta nu este o veste bună pentru efortul de a reduce numărul de boli transmise de țânțari, cum ar fi malaria, febra galbenă și Dengue, încercând să blocheze receptorii. Dar poate că o strategie alternativă ar putea fi copleșirea întregului sistem cu mirosuri alternative, adaugă Potter. Cel puțin acum „avem o viziune mai realistă asupra cu care ne confruntăm”, spune el.

Între timp, Vosshall își propune să compare neuronii olfactivi ai țânțarilor care se hrănesc cu sânge cu cei de la rudele țânțarilor pur vegetarieni pentru a vedea dacă complexitatea mai extremă a receptorului este o adaptare unică pentru acele specii care vânează doar oameni. Și în ceea ce privește puzzle-ul, Vosshall a început să cerceteze  cum detecția combinată a dioxidului de carbon și a mirosului corporal amplifică foarte mult mesajul către creier.

Vă mai recomandăm și:

De ce unii oameni sunt mai „apetisanți” pentru țânțari?

Sfârșitul țânțarilor ar putea fi mai aproape datorită acestei descoperiri genetice

Am putea scăpa de malarie dacă ucidem toți țânțarii de pe Pământ?

Spray-ul de țânțari ar putea proteja împotriva COVID-19. Ce au descoperit oamenii de știință