Как различение звуков спаривания комаров поможет нам контролировать малярию?
Размножение комаров в решающей степени зависит от их слуха.
Хоть вскоре и может появиться вакцина против малярии (в прошлом году ВОЗ рекомендовала вакцину для детей), эта болезнь является лишь одним из нескольких заболеваний, переносимых комарами. И общее число инфекций, связанных с москитами, неизбежно будет расти, поскольку изменение климата увеличивает их популяцию.
Таким образом, чтобы уменьшить количество случаев малярии и других болезней, переносимых комарами, нам необходимо продолжать разработку эффективных средств борьбы с ними.
Комары спариваются на лету. Самец находит самку, по слабому звуковому сигналу. Если самец самку не услышит спаривание не произойдет. Таким образом размножение комаров в решающей степени зависит от их слуха.
Учёные изучили поведение комаров, вызывающих малярию (вид Anopheles gambiae), чтобы понять, как самцы прислушиваются к самкам, чтобы найти себе пару.
Механизм слуха у комаров уникален. Уши обоих полов почти глухи к звукам полёта друг друга — частоты, на которых располагаются звуки, издаваемые в полёте, 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. Они существуют только внутри комариного уха и не могут быть услышаны или записаны вне его.
Таким образом, самцу комара нужно лететь, чтобы услышать летящую самку. И его собственный тон полёта должен быть в пределах определённого частотного диапазона, чтобы генерировать слышимые продукты искажения с конкретной самкой.
Исследователи записывали звуки полёта (или «взмахи крыльев») комаров в инкубаторах, оснащённых высокочувствительными микрофонами. Эти эксперименты включали наблюдение 100 самцов и 100 самок в отдельных инкубаторах, и за инкубатором с 50 комарами каждого пола.
Учёные обнаружили, что самцы комаров ежедневно меняли тон своего полёта. Взмахивая крыльями примерно в 1,5 раза быстрее, чем самки, самцы оптимизируют свою способность обнаруживать одиночную самку в многочисленных роях.
Более десяти лет назад учёные описали акустическое взаимодействие между самцами и самками как «гармоническую конвергенцию». Хотя они определили такое же соотношение взмахов крыльев, которое позволяет комарам противоположного пола слышать друг друга (эквивалентно 1,5 взмахам крыльев самца к одному взмаху крыльев самки), нынешнее исследование показало, что это происходит по умолчанию и на самом деле не требует никакого взаимодействия между полами.
Примечательно, что учёные обнаружили, что в сумерках самцы взмахивают крыльями быстрее, чем в другое время дня. Это имеет смысл, потому что у комаров Anopheles gambiae самцы преимущественно летают в сумерках, когда они образуют брачные стаи — часто они состоят из 1000 комаров и более.
Эти рои время от времени налетают на самок. Как вы понимаете, найти партнёра для спаривания непросто.
Увеличение частоты взмахов крыльев самцов в сумерках изменяет частоту продуктов искажения, которые становятся более слышимыми для мужского уха, чем те, которые создаются в другое время суток. Таким образом, регулируя взмах крыльев в рое, они лучше слышат самок и увеличивают свои шансы найти подходящую для спаривания.
Более быстрое взмахивание крыльями, вероятно, будет энергозатратным для самцов, поэтому они ограничивают это поведение временем роения.
Так что это всё значит? Будет важно воспроизвести аналогичные эксперименты за пределами лаборатории, особенно среди роёв комаров в их естественной среде обитания. Тем не менее, эти результаты открывают новые возможности для исследования эволюционной экологии слуха, уникальной слуховой системы комаров и поведения москитов в более широком смысле.
Они также могут внести свой вклад в усилия по борьбе с комарами. В рамках программ борьбы с переносчиками мутантные самцы будут выпущены в дикую природу, чтобы сократить местные популяции комаров. Мутанты генетически модифицированы таким образом, что при спаривании с самкой потомство становится нежизнеспособным и умирает.
