Βραδινές πικνίκ σε πάρκο, μπύρες ηλιοβασιλέματος από μια λίμνη και ζεστές βραδιές με τα παράθυρα ανοιχτά είναι μερικές από τις απολαύσεις του καλοκαιριού. Αλλά καθώς πέφτει το σούρουπο, ένα από τα πιο φρικιαστικά πλάσματα στον πλανήτη αναδεύει: το κουνούπι. Οι δραστηριότητες στην ύπαιθρο εγκαταλείπονται σε μια φρενίτιδα που ονομάζεται αστράγαλος και ο ύπνος διαταράσσεται, καθώς ατυχώς κολυμπάμε στην πηγή του μαστού.
σχετικό περιεχόμενο
- Οι μεγαλουπόλεις του κόσμου καταστρέφουν το δάγκειο
- Αυτό το γλυκό-μυρωδιές βότανο μπορεί να απομακρύνει τα κουνούπια
- Τα γονίδια κάνουν μερικούς ανθρώπους πιο ελκυστικούς στα κουνούπια
- Θα μπορούσαν τα κουνουπιέρια της GM να ανοίξουν τον δρόμο για την εξάπλωση ενός τροπικού ιού;
Φυσικά, όλες αυτές οι ταλαιπωρίες δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με τις κουκούλες που προκαλούν ζημιά ως πομποί ασθενειών όπως η ελονοσία, ο δάγκειος πυρετός ή ο κίτρινος πυρετός. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, ο κίτρινος πυρετός που προκαλείται από κουνουπίδια προκαλεί περισσότερους από 30.000 θανάτους ετησίως.
Αλλά τώρα, στη συνεχιζόμενη μάχη μεταξύ ανθρώπου και κουνουπιού, θα μπορούσαμε απλά να έχουμε κερδίσει το πάνω χέρι. Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Texas A & M πιστεύουν ότι έχουν βρει έναν τρόπο να ξεγελάσουν τους αρρώστους με το να τους ξεγελάσουν να αποφασίσουν να μην μας δαγκώσουν και οι κύριοι σύμμαχοί τους σε αυτό το μίσχο είναι τα δισεκατομμύρια βακτήρια που ζουν στο δέρμα μας.
Τα βακτήρια "μιλούν" μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ένα χημικό σύστημα που ονομάζεται αίσθηση απαρτίας. Αυτή η επικοινωνία κυττάρων-κυττάρων χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ή την πρόληψη συγκεκριμένων συμπεριφορών μέσα σε μια κοινότητα, όπως η στύση ή η παραγωγή βιοφίλμ, όπως ο σχηματισμός πλάκας στα δόντια μας. Για να ξεκινήσετε μια συζήτηση, τα βακτηρίδια παράγουν ενώσεις που περιέχουν συγκεκριμένα βιοχημικά μηνύματα. Όσο περισσότερες από αυτές τις ενώσεις παράγονται, τόσο πιο συγκεντρωμένο γίνεται το μήνυμα, μέχρι να φτάσει σε ένα κατώφλι που προκαλεί μια ομαδική απόκριση. Οι συμπεριφορές είναι πιο πιθανό να συμβούν καθώς το μήνυμα παίρνει "πιο δυνατά" - και αυτό καθιστά εύκολο για άλλους οργανισμούς να παρακολουθήσουν το βακτηριακό chatter.
"Ακόμη και οι άνθρωποι ανταποκρίνονται σε μόρια που ανιχνεύουν την απαρτία", λέει ο Jeffery K. Tomberlin, οικολογικός υπεύθυνος συμπεριφοράς στο Texas A & M. "Για παράδειγμα, αν κάτι αποσυντεθεί, υπάρχουν μόρια αίσθησης απαρτίας που απελευθερώνονται σε αυτή τη διαδικασία που μας λένε ότι είναι δεν είναι ένα καλό περιβάλλον. "
Εισάγετε το κουνούπι. Προηγούμενες εργασίες υποδηλώνουν ότι παράγοντες όπως ο όγκος του διοξειδίου του άνθρακα που εκπνέουμε, η θερμοκρασία του σώματος, η οσμή του σώματος και ακόμη και το χρώμα των ρούχων μας μπορεί να επηρεάσουν πόσο ελκυστικό είμαστε για τα αιμοδιψή έντομα. Σύμφωνα με τον Tomberlin, τα κουνούπια μπορούν επίσης να εισβάλουν σε βακτηριακά συστήματα επικοινωνίας χρησιμοποιώντας χημειοϋποδοχείς στις κεραίες τους, μάλλον σαν τους κωδικούς διακόπτες του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου που παρεμποδίζουν μια κρυπτογραφημένη μετάδοση: «Το σύστημα ραντάρ τους είναι εξαιρετικά ευαίσθητο και μπορεί να πάρει αυτά τα μηνύματα που συμβαίνουν. Και έχουν τον εξοπλισμό που τους επιτρέπει να διακόπτουν αυτά τα μηνύματα ", λέει.
Εξελικτικά, η αίσθηση απαρτίας συνέβη πάντα στη φύση και τα κουνούπια έχουν εξελιχθεί στην ικανότητα να αντιλαμβάνονται αυτές τις οδούς επικοινωνίας μέσω φυσικής επιλογής. Τα κουνούπια επωφελούνται από αυτή την πειρατεία με το να μαζεύουν πληροφορίες σχετικά με την ποιότητα ενός ξενιστή αίματος και να είναι επιλεκτικοί σχετικά με το ποιος στοχεύουν. Αλλά οι βακτηριακές οδοί επικοινωνίας συνεχίζουν να εξελίσσονται, οδηγώντας σε αγώνα μεταξύ ανταγωνιστικών οργανισμών - από τη μια πλευρά, τα βακτήρια παράγουν μηνύματα και από την άλλη τα κουνούπια προσπαθούν να τα ερμηνεύσουν.
"Ο αντίπαλός σας αλλάζει πάντα την κρυπτογράφηση του κώδικα του. Πρέπει να σπάσετε αυτόν τον κώδικα και η επιβίωσή σας εξαρτάται από αυτό », λέει ο Tomberlin. Το Tomberlin και οι συνεργάτες του στο Texas A & M, συμπεριλαμβανομένου του Craig Coates, του Tawni Crippen και του μεταπτυχιακού ερευνητή Xinyang Zhang, έχουν πλέον δείξει ότι οι άνθρωποι μπορεί να χάσουν τους χάκερ και να επηρεάσουν εάν τα κουνούπια αποφασίζουν να μας δαγκώσουν.
Το Staphylococcus epidermidis είναι ένα από τα περισσότερα από χίλια βακτηριακά είδη που απαντώνται συνήθως στο ανθρώπινο δέρμα. Η ομάδα χρησιμοποίησε μια μεταλλαγμένη μορφή του S. epidermidis, στην οποία διέγραψε τον γενετικό μηχανισμό που κωδικοποιεί το σύστημα ανίχνευσης της απαρτίας. Με τα βιοχημικά μονοπάτια των βακτηριδίων να διαταράσσονται, ο "εξοπλισμός παρακολούθησης" των κουνουπιών δεν μπορούσε πλέον να υποκλέψει.
Μια άποψη μικροσκοπίου των κοινών βακτηρίων δέρματος Staphylococcus epidermidis . (David Scharf / Corbis) Η ομάδα πραγματοποίησε έπειτα μια σειρά πειραμάτων χρησιμοποιώντας τροφοδότες αίματος, οι οποίοι καλύφθηκαν σε αποστειρωμένο ύφασμα επεξεργασμένο είτε με τα σιγασμένα μεταλλάγματα είτε με μη τροποποιημένα βακτήρια άγριου τύπου. Η ομάδα συνέκρινε την ελκυστικότητα του τροφοδότη με το θηλυκό κουνούπι Aedes aegypti, τον κύριο παράγοντα μετάδοσης για τον κίτρινο πυρετό.
Τα τροφοδοτικά αίματος αποτελούνταν από μια φιάλη καλλιέργειας σφραγισμένη με μια ταινία παραφίνης που τα κουνούπια μπορούσαν να διεισδύσουν. Ένα χιλιοστό αίματος κουνελιού εγχύθηκε μεταξύ του φιλμ και της φιάλης καλλιέργειας και αντλήθηκε θερμό νερό μέσω της φιάλης για να διατηρηθεί το αίμα στη μέση θερμοκρασία του σώματος. Η ομάδα έβαλε τροφοδότες μέσα σε διαφανείς πλαστικούς κλωβούς που περιείχαν 50 κουνούπια και τους άφησε στα κλουβιά για 15 λεπτά. Έγραψαν τη συμπεριφορά των εντόμων σε βίντεο, επιτρέποντάς τους να μετρήσουν τον αριθμό των κουνουπιών τροφοδοσίας σε κάθε λεπτό.
Η ομάδα εξέτασε διαφορετικά σενάρια, όπως την τοποθέτηση τροφοδοτικών αίματος που υποβλήθηκαν σε αγωγή είτε με άγριου τύπου είτε με μεταλλαγμένα βακτήρια σε χωριστούς κλωβούς, και έβαλαν ταυτόχρονα και τους δύο τύπους βακτηρίων στον ίδιο κλωβό. Όταν δόθηκε μια επιλογή, "δύο φορές περισσότερα κουνουπιών προσελκύονται στον άγριο τύπο στον τροφοδότη αίματος παρά στον μεταλλάκτη σε έναν τροφοδότη αίματος", λέει ο Tomberlin.
Με βάση αυτά τα ευρήματα που προετοιμάζονται για υποβολή στο PLOS One, η ομάδα πιστεύει ότι η αναστολή των βακτηριακών επικοινωνιών θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες μεθόδους αποτροπής των κουνουπιών που θα ήταν ασφαλέστερα από τα σκληρά χημικά απωθητικά όπως το DEET. Αυτό θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις στη μείωση της εξάπλωσης ασθενειών που μεταδίδονται από κουνουπιές, όπως κίτρινο πυρετό. "Τα βακτήρια είναι η πρώτη μας γραμμή άμυνας και θέλουμε να ενθαρρύνουμε τη διάδοσή τους. Ωστόσο, ίσως είμαστε σε θέση να παράγουμε φυσικά απωθητικά που θα μας επιτρέψουν να ψεύδουμε τα κουνούπια ", λέει ο Tomberlin." Μπορεί να θέλουμε να τροποποιήσουμε τα μηνύματα που κυκλοφορούν και που θα έλεγαν ένα κουνούπι ότι δεν είμαστε καλός ξενιστής, αντί την ανάπτυξη χημικών ουσιών που μπορεί να είναι επιβλαβείς για τα βακτήρια μας στο δέρμα μας ή για το ίδιο το δέρμα μας. "
Η Tomberlin σημειώνει ότι η χειραγώγηση των βακτηριακών συνομιλιών μπορεί να έχει πολλές άλλες εφαρμογές και ότι αυτές μελετώνται ενεργά σε άλλα ιδρύματα. Όσον αφορά τις εφαρμογές για την υγεία, η δέσμευση της επικοινωνίας μεταξύ βακτηρίων στους πνεύμονες ασθενών με κυστική ίνωση θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες για τη νόσο. Και στην ενεργειακή βιομηχανία, η αναστολή της ανίχνευσης απαρτίας θα μπορούσε να μειώσει τη διάβρωση του πετρελαιαγωγού που προκαλείται από τα μικρόβια.
Ερευνητές όπως ο Thomas K. Wood του κρατικού πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας, Rodolfo García-Contreras του Πανεπιστημίου Nacional Autónoma de Mexico και ο Toshinari Maeda του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Kyushu είναι ηγέτες στην έρευνα σχετικά με την απαρτία. Σύμφωνα με τον Wood, οι προσπάθειες χειρισμού της βακτηριδιακής επικοινωνίας πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τις πολύπλοκες τεχνικές αντιμετώπισης των μικροβίων: «Προσπαθούμε επίσης να καταλάβουμε πώς τα βακτήρια αναπτύσσουν αντίσταση στους νέους τύπους ενώσεων που έχουν σχεδιαστεί για να σταματήσουν τα βακτήρια να μιλάνε», λέει.
Έτσι τώρα, για τα κουνούπια και για την επιστήμη, ο κωπηλατικός αγώνας είναι ανοιχτός.
