Czy komary wąchają stópki?

Gruba ryba

Czasami bywa tak, że czyiś głupi pomysł spowoduje, że odkrywasz rzeczy, o których istnieniu pojęcia nie miałeś, a które są na tyle intrygujące, że zaczynasz zadawać sobie dziwne pytania. Na przykład: czy komary wąchają stópki?

Ekhmm.

Historia zaczyna się w połowie lat 90. kiedy to holenderscy entomolodzy Bart Knols i Ruurd de Jong badali, jak samice komarów z gatunku Anopheles gambiae odnajdują ludzi. Było to poważne pytanie o poważnej stawce: ten afrykański komar może przenosić pasożyty wywołujące malarię, a skuteczniejsze wabiki mogłyby ułatwić jego odławianie.

Badacze wiedzieli, że komar nie kieruje się jednym sygnałem. Z daleka reaguje na dwutlenek węgla z ludzkiego oddechu, ale im bliżej, tym bardziej ważne stają się ciepło, wilgoć oraz zapach skóry. Badacze chcieli zrozumieć zwłaszcza ostatni element - chemiczne wskazówki, na podstawie których ten owad rozpoznaje człowieka.

Tak wygląda ten komar, jakby ktoś był ciekaw.

Zródło: https://doctorsniffs.com/types-of-mosquitoes/

Komar lubi stópki

W eksperymentach obserwowano, gdzie komary próbują żerować na nieruchomym ochotniku. Komary wyraźnie preferowały okolice kostek i stóp. To nie był zapewne najbardziej komfortowy wkład ochotników w rozwój entomologii, ale wynik miał znaczenie: sugerował jednoznacznie, że zapach stópek przyciąga komary.

Gdy badacze myli stopy i okolice kostek bezzapachowym środkiem o działaniu bakteriobójczym tzn. mydłem, to komary częściej wybierały inne części ciała. To wskazywało, że nie chodzi wyłącznie o temperaturę czy wilgoć. Istotne okazały się również bakterie skóry i substancje powstające, gdy przetwarzają one składniki potu oraz sebum. Stopy są pod tym względem świetnym laboratorium biologicznym. Mają dużo gruczołów potowych, bywają ciepłe i wilgotne, a buty oraz skarpetki tworzą warunki sprzyjające mikroorganizmom. Powstają wtedy substancje o zapachu, który ludzie zwykle nie lubią i próbują ukryć, natomiast komar może je odczytywać jako informację, że "tu jest człowiek".

Na początku były skarpety

W zapachu stóp ważną rolę odgrywają produkty pracy bakterii. Pot, fragmenty naskórka i wilgoć zamknięte w butach tworzą dla bakterii dogodne środowisko do rozwoju i przetwarzania tych składników w lotne kwasy karboksylowe i związki siarki, które to dają charakterystyczny aromat, który po długim dniu może być bardziej wyrazisty niż osobowość właściciela. Część bakterii, m. in. z rodzaju Brevibacterium, wytwarza metanotiol - intensywnie pachnący związek siarki o wyraźnie serowo-potowej nucie.

Badacze potrzebowali powtarzalnego źródła zapachu przypominającego fragment ludzkiego "podpisu chemicznego", który mogliby użyć do zwabienia komarów. Nie szukali woni perfum ani świeżo wypranej bawełny, lecz mieszaniny mogącej przekonać Anopheles gambiae, że w pobliżu jest człowiek.

Badacze testowali wiele ludzkich zapachów jako potencjalne wabiki dla tego gatunku komara. Knols (jeden z badaczy) wspominał, że laboratorium stało się przez to śmierdzącym miejscem: wykorzystywano m. in. wkładki noszone pod pachami i w pachwinach, a także używane tampony. Celem było ustalenie, które składniki woni człowieka pomagają samicom komarów znaleźć gospodarza. Przełom miał przyjść, gdy Knols położył na klatce z komarami własne, noszone skarpety. Według jego relacji owady oszalały na ich punkcie. Było to zgodne z wcześniejszymi obserwacjami, że badany gatunek często kieruje się ku stopom i kostkom człowieka. Od intensywnego zapachu skarpet do sera był już dość logiczny, choć niecodzienny krok. Knols uznał, że zapach stóp ma wyraźną nutę serową i postawił pytanie: skoro komary reagują na woń stópek, to czy zadziała na nie również odpowiednio aromatyczny ser?

Wtedy pojawił się Limburger - dojrzewający ser powierzchniowy o kremowej konsystencji, żółtawej do pomarańczowawej skórce i zapachu opisywanym jako kwaśny, ziemisty, mięsny, drożdżowy, siarkowy, a często po prostu "stópkowy". W kulinarnym sensie ma nawet swoich wielbicieli. Węchowo bywa tym, co mogłoby powstać, gdyby piwnica serowarska i szatnia po maratonie wymieniły się mikrobiomem. Za jego aromat odpowiadają bakterie podobne do tych, które przetwarzają pot na ludzkiej skórze: Brevibacterium linens, które podczas dojrzewania sera rozkładają składniki i wytwarzają lotne związki częściowo podobne do produktów bakterii skóry.

Limburger nie jest oczywiście spoconą stópką sprasowaną w formie sera, a zapach człowieka nie zależy od jednego gatunku bakterii czy jednej cząsteczki. Jest mieszaniną zależną od mikrobiomu, diety, higieny i warunków otoczenia. Hipoteza badaczy była jednak logiczna: jeśli komary reagują na elementy woni ludzkiej skóry, być może zapach Limburgera zainteresuje je dość mocno, by skierować je do pułapki zamiast do człowieka.

Komar na kawałku syra

Zródło: https://agresearchmag.ars.usda.gov/2000/feb/mosq

Ser w pułapce

W 1996 roku badacze opublikowali artykuł, w którym opisywali doświadczenie, gdzie porównali pułapki zapachowe emitujące powietrze przepływające nad serem Limburger z pułapkami kontrolnymi bez jego aromatu. Okazało się, że pułapki z serem łapały ponad dwa razy więcej samic komarów niż pułapki kontrolne. Badanie nie dowiodło, że ser jest idealnym zamiennikiem człowieka: Limburger nie oddycha, nie emituje ciepła, nie ma stópek, ani tym bardziej nie ma wilgotnej skóry. Pokazało jednak, że jego zapach zawierał dla komara istotny sygnał.

Rok później badacze wraz z kolejnymi współpracownikami poszli o krok dalej. Sprawdzali reakcje behawioralne i elektrofizjologiczne komarów na lotne składniki sera. Innymi słowy: nie wystarczyło już ustalić, że ser działa. Chcieli sprawdzić, które elementy jego aromatu są przez owada wykrywane.

Serowa chemia

Późniejsze badania rozwinęły tę historię w kierunku chemii zapachu skóry i mikrobiomu. Wiadomo dziś, że samice tych komarów integrują wiele bodźców: CO₂ aktywuje poszukiwanie gospodarza, a ciepło, wilgoć i mieszanina związków zapachowych pomagają go odnaleźć z bliska. Znaczenie mają m. in. amoniak, kwas mlekowy oraz różne kwasy karboksylowe. Ich działanie zależy od proporcji i kontekstu - pojedyncza substancja często nie wystarcza.

Dlatego ser nie stał się cudowną pułapką na malarię. Stał się jednak dobrym punktem wyjścia do projektowania mieszanin chemicznych i pułapek, które naśladują elementy ludzkiego zapachu. W późniejszych eksperymentach łączono Limburgera lub podobne wabiki z ciepłem i wilgocią. Taka kombinacja działała lepiej niż sam ser, co potwierdziło, że komar szuka nie pojedynczego aromatu, lecz wiarygodnego "profilu człowieka".

Badania nad mikrobiomem skóry dodały kolejny szczegół: ludzie różnią się atrakcyjnością dla komarów, ponieważ różnią się też mikroorganizmami żyjącymi na skórze i produkowanymi przez nie zapachami. Z perspektywy takiego komara każdy człowiek ma własną chemiczną "wizytówkę", a niektóre pachną bardziej przekonująco niż inne.

Ig Nobel

W 2006 roku, dziesięć lat po publikacji o serze, Bart Knols i Ruurd de Jong otrzymali Ig Nobla z biologii. Nagroda dotyczyła odkrycia, że samice komarów z gatunku Anopheles gambiae są przyciągane przez zapach sera Limburger podobnie jak przez zapach ludzkich stóp.

To był modelowy przypadek dla Ig Nobli: temat śmieszny na pierwszy rzut oka, a sensowny po chwili zastanowienia. Ser o reputacji zapachowego zagrożenia dla lodówki pomógł badać sposób, w jaki komar malaryczny znajduje człowieka. Stópki dostały naukowo zasłużony moment sławy.

Bart Knools podczas rozdania IG Nobli