Муравьи известны тем, что способны поднять вес до 50 раз больше своего собственного веса, но новое исследование показывает, что их обоняние может быть даже более грозным, чем их сила. Как и большинство насекомых, «муравьи видят мир своими носами», говорит Лоуренс Цвибель, профессор биологических наук и фармакологии в университете Вандербильта. В отличие от других насекомых, которые имеют только около 70 рецепторов запаха, муравьи используют более 400 для навигации и взаимодействия друг с другом. Теперь Цвибель и его коллеги создают розеттский камень языка насекомых, который они надеются объединить, чтобы усовершенствовать новые, высокоэффективные средства от насекомых.
Связанный контент
- Как люди помогли муравьям вторгнуться в мир
- Как муравьи стали лучшими грибниками в мире
В новом исследовании, опубликованном в Proceedings Национальной академии наук, Цвибель и его команда описывают, как муравьи используют запах для организации своего сложного социального поведения. В другом исследовании, проведенном в прессе в Cell, они показывают, насколько критически важны обоняние муравья, убирая их обоняние и наблюдая, как происходит хаос. Когда муравей находит хороший источник пищи, они отмечают след феромонами, чтобы другие муравьи в их колонии могли помечаться и добывать корм более эффективно. Они также покрывают себя вонючими химикатами, которые отличают рабочих от медсестер и позволяют муравьям распознавать конкурирующие колонии. Удалите их способность ощущать химические запахи, и все развалится. «Они теряют способность взаимодействовать друг с другом, уходят и начинают плохо себя вести», - говорит он.
Разделяя, какие химические вещества взаимодействуют со специфическими рецепторами запаха и как они заставляют муравьев вести себя, Цвибель усовершенствовал новые средства от насекомых, которые кричат «Остерегайтесь!» Гораздо громче, чем любые спреи от насекомых, которые в настоящее время есть на рынке. Поскольку эти репелленты эффективны против множества вредителей, они могут спасти не только пикники: они также могут защитить людей во всем мире от малярии и других болезней, передаваемых насекомыми.
Популярные репелленты, такие как DEET, путают насекомых, блокируя рецепторы и затрудняя поиск людей. Эти спреи не являются надежными, потому что у муравьев есть набор сенсорных систем, которые спрей от насекомых не может заклинить. «У муравьев есть план А, план Б и план С», - говорит Цвибель. «Возможно, они не так эффективны с DEET, но все равно смогут добраться до вас».
Мало того, что продукты, содержащие DEET, не являются полностью эффективными, они также могут вызывать множество побочных эффектов у людей от сыпи, головокружения и головных болей, и даже есть свидетельства более выраженного неврологического повреждения в исследованиях на крысах. Несмотря на побочные эффекты, DEET по-прежнему является одной из лучших линий защиты не только от муравьев, но и от комаров, которые передают смертельные заболевания, такие как лихорадка денге, малярия и сонная болезнь.
Цвибель и его команда работают над классом соединений, которые они обнаружили, называются эксито-репелленты, которые работают, подталкивая обонятельную систему насекомых в перегрузку. Он говорит, что эксито-репелленты, которые он помог разработать - многие из которых его команда подала заявку на патент - работают против всех распространенных насекомых-вредителей, от моли до комаров и, конечно, от муравьев. «Это похоже на то, чтобы сесть на лифт с кем-то, кто надел слишком много духов», - говорит он. «Вы бы хотели уйти».
Они находятся в процессе расширения этого мощного репеллента для разработки продукта, который был бы безопасным, экономически оправданным и работал бы также против комаров, которые переносят малярию в Африке или вирус Зика в Южной Америке, так же, как и от сельскохозяйственных вредителей, а также от неприятностей. насекомые, которые нарушают наши пикники. Надежда состоит в том, что эти возбудители отравляющих веществ могут заменить DEET и использоваться для создания бесполетных зон, которые будут держать комаров в страхе. Репелленты также могут быть включены в простыни и постельные принадлежности, которые будут отталкивать клопов в отелях, в краску, чтобы удерживать желтые куртки от гнездования или жуков от проникновения в зернохранилища.
Их недавнее исследование показывает, как и почему репелленты очень эффективны против насекомых, но теперь они должны доказать, что вредных побочных эффектов для человека нет. «Мы считаем, что сейчас мы находимся на последнем препятствии», - говорит он. Неважно, насколько хороши средства от насекомых, которые они создали, если они потенциально могут нанести вред людям, они будут сняты со стола. Проблема в том, чтобы собрать миллионы долларов, необходимых для проведения испытаний на токсичность.
«Это похоже на испытание лекарств», - говорит Цвибель, хотя его стоимость составляет 150 миллионов долларов, что значительно дешевле, чем тестирование нового лекарства.
Цвибель и его команда уже финансируются в рамках программы «Большие проблемы в области глобального здравоохранения», и они подали заявку на получение средств от Фонда Гейтса для оплаты испытаний на токсичность, чтобы определить, безопасны ли они для использования человеком. «Мы все еще не совсем в начале конца», - говорит он. «Мы находимся в конце начала ... в критический момент, когда [спонсоры] решают, давать ли нам еще одну порцию денег, чтобы идти вперед».
Эти новые репелленты могут спасти жизни людей по всему миру, но верит ли он, что репелленты пройдут испытания на токсичность? «Я хотел бы верить, что это нетоксично, но как ученый, я считаю, что лучший способ ответить на эти вопросы - это провести эксперимент. Мы готовы пойти, чтобы отправить его в лаборатории по безопасности продуктов, - говорит он, - но нам нужно, чтобы кто-то заплатил, чтобы сделать это ».
«Если мы сможем продвинуть эти вещи вперед и запустить их в процесс», - говорит Цвибель. «Тогда мы сможем улучшить состояние человека».
