Вечерние пикники в парке, закат пива у озера и теплые ночи с открытыми окнами - это лишь некоторые из прелестей середины лета. Но с наступлением сумерек, одно из самых ярых существ на планете шевелится: комар. Занятия на свежем воздухе заброшены в исцарапывающем лодыжку безумие, и сон нарушается, когда мы безнадежно ударяемся в ноющий источник наших мучений.
Связанный контент
- Мегаполисы мира делают денге смертоноснее
- Эта сладко пахнущая трава может отразить комаров
- Гены делают некоторых людей более привлекательными для комаров
- Могут ли ГМ-комары проложить путь для распространения тропического вируса?
Конечно, все эти неудобства ничто по сравнению с вредом, наносимым комарами в качестве переносчиков таких заболеваний, как малярия, лихорадка денге или желтая лихорадка. По данным Всемирной организации здравоохранения, только от желтой лихорадки, переносимой комарами, ежегодно умирает более 30 000 человек.
Но теперь, в продолжающейся битве между человеком и комарами, мы могли бы просто победить. Ученые из Техасского университета A & M считают, что они нашли способ перехитрить кровососов, обманом заставив их принять решение не кусать нас, и их главными союзниками в этом уловке являются миллиарды бактерий, которые живут на нашей коже.
Бактерии «общаются» друг с другом с помощью химической системы, называемой кворумом. Эта межклеточная коммуникация используется для контроля или предотвращения определенных видов поведения в сообществе, таких как роение или производство биопленки, например образование зубного налета на наших зубах. Чтобы начать разговор, бактерии производят соединения, которые содержат определенные биохимические сообщения. Чем больше этих соединений производится, тем более концентрированным становится сообщение, пока оно не достигнет порога, вызывающего групповой ответ. Поведение, более вероятно, произойдет, поскольку сообщение становится "громче" - и это позволяет другим организмам легко подслушивать болтовню бактерий.
«Даже люди реагируют на молекулы, чувствительные к кворуму, - говорит Джеффри К. Томберлин, эколог по поведению в Texas A & M. - Например, если что-то разлагается, то в этом процессе выделяются молекулы, чувствительные к кворуму, которые говорят нам, что это не хорошая среда ».
Введите комара. Предыдущая работа предполагает, что такие факторы, как объем выделяемого нами углекислого газа, температура тела, запах тела и даже цвет нашей одежды, могут влиять на то, насколько мы привлекательны для кровожадных насекомых. По словам Томберлина, комары могут также взламывать бактериальные системы связи, используя хеморецепторы на своих антеннах, подобно взломщикам кодов Второй мировой войны, перехватывающим зашифрованную передачу: «Их радиолокационная система чрезвычайно чувствительна и может улавливать эти сообщения, которые происходят. И у них есть оборудование, которое позволяет им прерывать эти сообщения », - говорит он.
Эволюционно говоря, кворумное восприятие всегда происходило в природе, и у комаров развивалась способность воспринимать эти пути коммуникации посредством естественного отбора. Комары извлекают выгоду из этого взлома, собирая информацию о качестве хозяина крови и избирательно оценивая, на кого они нацелены. Но пути бактериальной коммуникации продолжают развиваться, что приводит к гонке между конкурирующими организмами - с одной стороны, бактерии производят сообщения, а с другой, комары пытаются их интерпретировать.
«Ваш оппонент всегда меняет шифрование своего кода. Вы должны нарушить этот код, и ваше выживание зависит от него », - говорит Томберлин. Зная, что микробная коммуникация может повлиять на привлекательность комаров, Томберлин и его коллеги из Texas A & M, в том числе Крейг Коутс, Тауни Криппен и аспирант Синьян Чжан, теперь показали, что люди могут взломать хакеров и повлиять на то, решат ли комары нас кусать.
Staphylococcus epidermidis - один из более чем тысячи видов бактерий, обычно встречающихся на коже человека. Команда использовала мутантную форму S. epidermidis, в которой они удалили генетический механизм, который кодирует его чувствительную систему кворума. С нарушением биохимических путей бактерий, «оборудование для наблюдения» комаров больше не могло подслушивать.
Микроскоп вид общих бактерий кожи Staphylococcus epidermidis . (Дэвид Шарф / Корбис) Затем группа провела серию экспериментов с использованием кормушек для крови, которые были покрыты стерильной тканью, обработанной либо молчаливыми мутантами, либо немодифицированными бактериями дикого типа. Команда сравнила привлекательность кормушек с самкой комара Aedes aegypti, основного возбудителя желтой лихорадки.
Кормушки для крови состояли из культуральной колбы, закрытой парафиновой пленкой, через которую могли проникать комары. Между пленкой и культуральной колбой вводили миллиметр кроличьей крови, и через колбу прокачивали теплую воду, чтобы поддерживать кровь при средней температуре тела. Команда разместила кормушки внутри прозрачных пластиковых клеток, содержащих 50 комаров, и оставила их в клетках на 15 минут. Они записали поведение насекомых на видео, позволяя им подсчитывать количество кормящихся комаров в каждую минуту.
Команда протестировала различные сценарии, такие как размещение кормушек для крови, обработанных бактериями дикого типа или мутантными бактериями, в отдельных клетках, а затем помещение обоих типов бактерий в одну клетку одновременно. Когда предоставляется выбор, «вдвое больше комаров было привлечено к дикому типу на питателе крови, чем к мутанту на питателе крови», говорит Томберлин.
Основываясь на этих результатах, которые в настоящее время готовятся для представления в PLOS One, команда считает, что подавление бактериальной коммуникации может привести к появлению новых методов сдерживания комаров, которые будут более безопасными, чем агрессивные химические репелленты, такие как DEET. Это может иметь важные последствия для уменьшения распространения болезней, передаваемых комарами, таких как желтая лихорадка. «Бактерии - это наша первая линия защиты, и мы хотим поощрять их распространение. Тем не менее, мы можем производить естественные репелленты, которые позволят нам лгать комарам, - говорит Томберлин. - Мы можем захотеть изменить выпускаемые сообщения, которые бы сообщали комару, что мы не хороший хозяин, вместо разработка химических веществ, которые могут быть вредными для наших бактерий на нашей коже или для самой кожи ».
Томберлин отмечает, что манипулирование бактериальными разговорами может иметь множество других применений, и что они активно изучаются в других учреждениях. С точки зрения применения в здравоохранении, блокирование связи между бактериями в легких у пациентов с муковисцидозом может привести к новым методам лечения этой болезни. А в энергетике запрещение определения кворума может снизить коррозию нефтепровода, вызванную микробами.
Такие исследователи, как Томас К. Вуд из Государственного университета Пенсильвании, Родольфо Гарсия-Контрерас из Национального университета Мексики и Тошинари Маэда из Технологического института Кюсю, являются лидерами в исследованиях по обнаружению кворума. По словам Вуда, усилия по манипулированию бактериальной связью должны учитывать сложные методы борьбы с шпионажем микробов: «Мы также пытаемся понять, как бактерии развивают устойчивость к новым типам соединений, разработанным, чтобы мешать бактериям говорить», - говорит он.
Так что теперь, для комаров и для науки, гонка кодов взлома идет.
