Літня ніч. Ви влаштувалися в ліжку зручніше і намагаєтеся заснути. Але тут тишу порушує впізнаваний писк, і ви розумієте, що в кімнаті не одні. У кімнату заглянув комар, йому потрібна ваша кров. Ділитися нею ви не бажаєте - починається сутичка. Знайомий сценарій? Розберемося в ньому детально.
Здрастуйте, я самка
Непрошеним гостем - строго кажучи, гостею - швидше за все, виявилася самка комара-піскуна. Вона здалеку відчула ваш запах і без оглядки полетіла на нього. Ще кілька тижнів тому, коли вона тільки вилупилася з лялечки, ваша нічна гостя харчувалася виключно соками рослин (цієї ж дієти протягом усього життя дотримуються самці). Кров їй знадобилася, щоб набратися ресурсів і продовжити свій рід.
У разі успіху, самка комара відкладе яйця в стоячу водойму або сирий грунт на його березі. У кладці буде від 30 до 300 яєць. Через пару днів з них вилупляться водоплавні личинки, які будуть фільтрувати воду, відбираючи з неї поживні частинки. Через 20 днів такого життя личинка перетворюється на лялечку, з якої через тиждень випірхне вже доросла комаха.
Шлях до видобутку
Зір і слух у вашої гості розвинені гірше від нюшливих рецепторів, що розташовані на спеціальних органах - антенах - якими забезпечені всі комахи і ракоподібні. Шлейф вуглекислого газу від дихання - ось, що буде видавати у вас велика теплокровна тварина. Зловивши його в радіусі 50 метрів від своєї локації, комаха рухалася за градієнтом запаху. Щоб бути впевненим у природі джерела вуглекислого газу, по градієнту якого летів комар, комаха орієнтувалася і на летючі молекули, що виділяють шкіра і мікрофлора жертви. В першу чергу, це пари молочної кислоти, алломони і кайморони.
Збудник малярії, потрапивши в організм людини, працює ще й «навідником» для комарів роду. Розмножуючись в еритроцитах, паразит виробляє речовину 4-гідроксі-3-метил-бут-еніл пірофосфат, яка впливає на метаболізм червоних кров'яних тілець і змушує їх виробляти більше СО2 та інших приваблюючих комарів пахучих сполук. Так плазмодій збільшує шанси комара знайти заражену жертву - і свої шанси заразити чергову людину. Комарі-піскуни в подібних спілках помічені не були.
Інші пахучі молекули, які теж виділяє наша шкіра, здатні навпаки - геть відбити нюх у комарів. Такою речовиною служить, наприклад, 1-метилпіперазин. Так що якщо вам пощастило з генами і ваша шкіра виробляє багато метилпіперазину, то ви будете для малярійних комарів невидимкою. Мабуть, саме генетичні фактори визначають привабливість різних людей і для інших видів комарів.
У 2015 році вчені помістили комарів у камеру, від якої відходив Y-подібний тунель, і змусили кількох близнюків помістити в «роги» цього тунелю руки. Встановивши «приманки» в тунелі, дослідники потім відкривали заслінку камери з комарами, і ті спрямувалися до однієї або іншої руки, залежно від своїх уподобань. Якщо на обох кінцях камери знаходилися руки однояйцевих - генетично ідентичних - близнюків, то комарі розподілялися по тунелю приблизно 50 на 50. У випадку з різнояйцевими близнюками розподіл комарів вже був нерівним.
Однак які саме гени замішані в привабливості окремих людей для комарів, питання поки відкрите. Припущень два: гени можуть визначати вироблення речовин, які залучають комарів - або навпаки, відлякують їх. Ці гіпотези аж ніяк не виключають один одного. Цілком можливо, що привабливість для комарів визначається не одним конкретним геном, а кількома.
Один на один у темній кімнаті
Наблизившись, комар додає до нюху ще й «тепловізори». З їх допомогою самки здатні бачити в інфрачервоному спектрі і вибирати на жертві найбільш теплу ділянку. У ньому шкіра, як правило, тонша, її легше буде прокусити.
На такій дистанції перш непомітний мисливець стає чутним.
Видають комара жужжальця. Жужжальця - це видозмінена друга пара крил, яка вібрує в протифазі з крилами. Комарі, мошки, сліпні, мухи - кожен з відомих нам 160 тисяч видів двукрилих володіють ними. З механічної точки зору жужжальця - вібраційні гіроскопи, подібні яким використовують у квадрокоптерах, фотоапаратах і смартфонах для стабілізації польоту або зображення камери. Комахи ж, якщо їх позбавити жужжалець, як і коптери без гіроскопа, втрачають можливість літати.
Механіка польоту комара досить незвичайна: вони махають крилами дуже часто - близько 800 разів на секунду - при цьому хід крила щодо їх розміру тіла і щодо інших комах досить невеликий. Щоб описати цей політ, вчені змоделювали політ комара і вирішили для нього систему рівнянь Навьє-Стокса. Виявилося, політ з такими характеристиками властивий тільки комарам і більше нікому з тваринного світу. Його відрізняють три характеристики: завихрення потоків повітря біля передньої кромки крила, за задньою кромкою крила і опір обертанню, завдяки тим самим жужжальцям.
Вібрації жужжалець дрібних плодових мушок дрозофіл не чути для більшості людей. Від комах побільше, наприклад, комарів, звук вже відчутний. Самці пищать «фальцетом»: якщо виміряти частоту звуку від їхнього польоту, вийде 328-3 герц. У порівнянні з ними самки «басять»: звук від них на частоті 307-8 герц. Ця різниця в звучанні підлог потрібна комарам для розмноження: навіть штучні звуки «на частоті самок» приваблюють самців.
Він великий і значить малярійний!
Якщо ж до кімнати прилетів гігантський комар (у народі їх часто називають «малярійними»), то боятися його не варто. Малярію він не розносить. Швидше за все, це комар-довгоніжка з сімейства, який за способом життя ближче до метелика, ніж кровосисних комарів. Їх довгі хоботки тонкі, крихкі і абсолютно не годяться для проколювання шкіри. За їх допомогою комарі-довгоніжки п'ють нектар, виключно яким і харчуються дорослі особини.
Ось джерело звуку стало ще ближче і перестало їсти - напевно приземлився в місці передбачуваного укусу. Помах рукою - харчування продовжилося. Сон порушено, і жертва сама стала мисливцем: тепер ви повинні будь-що зловити комара, інакше заснути вам він не дасть.
Уникнути долоні комару допомогла аеродинаміка: долоню розсікало повітря недостатньо стрімко, щоб схопити комара, але досить швидко, щоб створити навколо турбулентні вихори повітря. Ці вихрові потоки і допомогли комару облетіти долоню. Допомогти ж позбутися гостя може що завгодно, що продовжить довжину руки. Тапок, газета, зошит або спеціальна зброя - мухобійка. Тоді ж швидкість в кінцевій точці знаряддя буде вище, ніж у долоні, і комару буде не уникнути фізичної зустрічі з знаряддям: ні турбулентні, ні ламінарні потоки йому вже не допоможуть.
Панч за носом
Сценарію нічного візиту можна, втім, взагалі не допустити.
Перший засіб, який безвідмовно допомагає людям вже тисячоліття - фізична перепона. У наших широтах шлях комарам у помешкання найчастіше перегороджують москітними сітками на вікнах. У тропічних країнах, де зустріч з комахою може закінчитися смертю не тільки для неї, використовують сітчасті пологи над ліжками, які забезпечують більший захист.
Але краще перемогу, звичайно, здобувати ще до бою. Ось що вам у цьому допоможе:
- Тверезість. Етиловий спирт працює в організмі як гальмівний нейромедіатор. Тому прийом алкоголю загальмовує реакцію і погіршує координацію рухів. Крім того, випили людей комарі воліють частіше, ніж тверезих.
- Гігієна. Прийміть душ! Вода допомагає змити з себе ті пахучі речовини, що приваблюють комарів. Ймовірність отримати укус відразу після душу значно падає.
- Парфум. Якщо ви підмішаєте ванілін у молочко або лосьйон для тіла, або змішаєте його зі звичайним дитячим кремом і нанесете на шкіру після душу, то станете менш привабливими для комарів.
Інша стратегія - збити зі сліду. Комарі орієнтуються за допомогою хеморецепторів, тобто за запахом. Хеморецепцію можна обдурити, використовуючи ефірні масла. Експерименти показують, що запах ефірних олій евкаліпту і гвоздичної олії збивають комарів зі сліду. Фахівці «Мосприроди» радять ще використовувати часник у боротьбі з комарами. Усі ці засоби вважаються природними репелентами - так називають речовини, що відлякують комах, але не отруйні їх.
В основі синтетичних репелентів найчастіше лежить діетилтолуамід - «ДЕТА». Їх розробили для армії США і почали застосовувати з 1946 року для дій у тропічних регіонах. Принцип його дії спочатку не був зрозумілий: припускали, що комахам просто не подобається запах засобу. Вже через кілька десятиліть застосування ДЕТА з'явилися підозри, що засіб більш не настільки дієвий, як був спочатку.
Через 70 років після застосування ДЕТА вчені з'ясували, що цей репелент ефективний тільки проти комарів, не знайомих із запахом засобу. Дослідники прикріпили до антен комарів мініатюрні електроди, щоб відстежити збудження окремих чутливих одиниць - сенсилл - при впливі різних стимулів. При першому пред'явленні комарам ДЕТА в їх антенах виникало потужне збудження, яке при повторних пред'явленнях запаху ставало все слабкіше і слабкіше, і врешті-решт сходило нанівець. Крім того, дослідники припускають, що комарі завдяки високій частоті зміни поколінь можуть виробити спадковану несприйнятливість до ДЕТА.
Широке застосування репелентів на основі ДЕТА викликає побоювання вчених. Перші заяви про токсичність діючої речовини для людини з'явилися ще в 80-х, потім було встановлено, що речовина легко проникає через слизову носа в кров, після чого в крові підскакує вміст 8-гідроксі-2'-деоксигуанозину - одного з маркерів окислювального стресу ДНК. Пошкодження ДНК, у свою чергу, можуть ініціювати онкологічні захворювання, і в експерименті на морських свинках цю гіпотезу вдалося підтвердити. Недавні дослідження показали також, що ДЕТА викликає епігенетичні зміни в клітинах і епімутації сперматозоїдів. Наслідки таких змін до кінця не з'ясовані.
Хімія вела, хімія і погубить
Фумігатори ж влаштовані дещо інакше. На картонну платівку, матрицю зі спресованого деревного борошна (так влаштовані спіралі) нанесено розчин інсектициду. Найчастіше використовують похідні аллетрина. У високих концентраціях аллетрин діє як нейропаралітична отрута: він викликає порушення роботи натрієвих каналів на синаптичних мембранах, через що порушується нервова провідність. Спочатку отруєні комахи поводяться гіперактивно, потім у них порушується координація рухів, починаються конвульсії, параліч, а при тривалій дії інсектициду настає смерть.
За даними ВООЗ, використання фумігаторів на основі аллетрину не становить небезпеки для людини при дотриманні рекомендацій. Для всіх теплокровних в цілому аллетрин слаботоксичний.
У складі рідини для електроіспарителя міститься 1,6 відсотка аллетрину. У флаконі, розрахованому на 30 ночей, 21,9 мілілітра рідини, щільність якої приблизно дорівнює щільності води. Аллетріна в одному флаконі близько 350 міліграмів. Токсикологічні тести на щурах показали, що доза, при якій помирає половина вибірки, - так звана ЛД50 - становить 685 міліграмів на кожен кілограм маси для самок і 1100 - для самців. При пероральному (через рот) введенні. Якщо допустити, що людина - це 60-кілограмовий щур, то для отримання ЛД50 чоловікові треба підлити в суп 189 флаконів фумігатора, а жінці - 118. Тобто комара фумігатор напевно погубить, а людину - навряд чи.
Укус
Спроба вбити непрошену самку газетою провалилася, вона вирішила перечекати спалах агресії над шафою, під самою стелею. Незабаром у кімнаті стало спокійно, і вона продовжила діяти.
Самка не відразу визначає місце для укусу. Спочатку вона відчуває область своїми ногами, чутливі волоски на яких оснащені хеморецепторами, подібні тим, що знаходяться і на її антенах. Як саме вона вирішує, в якому місці кусати, до кінця не ясно. Контакт рецепторів на ногах з ДЕТА викликає збудження чутливих клітин і, як правило, відлякує комаху. Контакт з молекулами молочної кислоти теж викликає збудження рецепторів, але комар не відлітає.
Відчупавши область як слід, комар пускає в хід свій хоботок, який влаштований досить складно. Велика його частина - це видозмінена трубочковидна нижня губа. У неї захований ротовий апарат колючо-сосущего типу. У нижній частині губи знаходиться втовщення, саме в ньому знаходяться пілочковидні щелепи, якими комар прогризає маленький отвір в шкірі, занурює хоботок до рівня капілярів і смоктає їм кров, наповнюючи нею кишечник.
Під час укусу комарі застосовують чергову хімічну зброю: у місце укусу вони впорскують ^ агулянти. Ми регулярно завдаємо незначних пошкоджень стінкам дрібних капілярів. На них негайно реагує система згортання крові, і на місці пошкодження незабаром утворюється тромб. Комарам же необхідно обійти нашу складну систему захисту від пошкоджень судин, щоб вдосталь напитися, а кров не стала грудкою в їх кишечнику.
Це колись закінчиться?
Самки віддали перевагу нектару крові як їжі, багатій білками. Амінокислоти з білків людської крові підуть на синтез власних яйцеклітин, потім самки перейдуть до спарювання і продовження життєвого циклу. Так вже він влаштований у кровосисних комарів, що без крові не обійтися. Принаймні, раніше так було.
Вже багато поколінь комарів пристосувалися до існування в міському середовищі, що стало позначатися на вигляду і способі життя «міських» комарів. Вони селяться в підтоплюваних міських підвалах і виглядають часто мельче своїх предків.
Ентомологи регулярно дискутують, чи не виділити міських комарів в окремий таксон - вигляд або хоча б підвид, - адже вони набули вже чимало відмінних не тільки в зовнішньому вигляді, але і в життєвому циклі. Деякі популяції міських комарів навіть навчилися приступати до розмноження без крові теплокровних. Тільки яєць в їх кладках виходить менше.
З виділенням міських комарів в окремий таксон є кілька проблем: їх популяції з різних куточків планети часто не схожі один на одного. Та й з ідентифікацією окремих особин бувають складнощі. Деякі міські комарі виглядають як слабо розвинені комарі-піскуни. Тому статус у них поки неофіційний.
у перекладі з латини означає «нав'язливий, настирливий». Потреба в кровосмоктуванні у них, може, і відпала, але інстинкт - ні. В умовах теплих підвалів міські комарі можуть не загальмовувати проходження життєвого циклу в холодний період і дошкуляти мешканців будинків цілий рік. Можливо, їх еволюційний шлях піде і далі в бік автономії від людини, і коли-небудь (а враховуючи швидкість зміни поколінь - справа десятків років) з'явиться форма, у якої інстинкт помре.
Від редакції
У цей текст вносилися правки. В оригінальній версії тексту ми стверджували, що людині потрібно випити 180 флаконів фумігатора для того, щоб отримати летальну дозу аллетрину. Як зауважив наш читач, наші розрахунки спочатку (а) конвертували мілілітри в міліграми некоректно, а (б) для розрахунку летальної дози спиралися на формулу 100 міліграм на кілограм маси. Що неправильно. Ми виправили цю помилку і приносимо за неї свої вибачення.