Os mosquitos detectam o infravermelho do calor do corpo para ajudar a rastrear humanos

Os mosquitos machos são inofensivos, mas as fêmeas precisam de sangue para o desenvolvimento dos ovos. Não é nenhuma surpresa que haja mais de 100 anos de pesquisa rigorosa sobre como eles encontram seus hospedeiros. Ao longo desse tempo, os cientistas descobriram que não há uma única pista na qual esses insetos confiem. Em vez disso, eles integram informações de muitos sentidos diferentes em várias distâncias.

Uma equipe liderada por pesquisadores da UC Santa Barbara adicionou outro sentido ao repertório documentado do mosquito: detecção infravermelha. A radiação infravermelha de uma fonte com aproximadamente a temperatura da pele humana dobrou o comportamento geral de busca de hospedeiros dos insetos quando combinada com CO₂ e odor humano. Os mosquitos navegaram predominantemente em direção a essa fonte infravermelha enquanto buscavam o hospedeiro. Os pesquisadores também descobriram onde esse detector infravermelho está localizado e como ele funciona em um nível morfológico e bioquímico. Os resultados são detalhados no periódicoNatureza.

“O mosquito que estudamos, Aedes aegyptié excepcionalmente habilidoso em encontrar hospedeiros humanos”, disse o coautor principal Nicolas DeBeaubien, um ex-aluno de graduação e pesquisador de pós-doutorado na UCSB no laboratório do Professor Craig Montell. “Este trabalho lança nova luz sobre como eles conseguem isso.”

Guiado por infravermelho térmico

Está bem estabelecido que os mosquitos gostam Aedes Egito use várias pistas para localizar os hospedeiros à distância. “Isso inclui CO₂ da nossa respiração exalada, odores, visão, [convection] calor da nossa pele e umidade dos nossos corpos”, explicou o coautor principal Avinash Chandel, um atual pós-doutorado na UCSB no grupo de Montell. “No entanto, cada uma dessas dicas tem limitações.” Os insetos têm visão ruim, e um vento forte ou movimento rápido do hospedeiro humano pode atrapalhar o rastreamento dos sentidos químicos. Então, os autores se perguntaram se os mosquitos poderiam detectar uma dica direcional mais confiável, como a radiação infravermelha.

Em cerca de 10 cm, esses insetos podem detectar o calor que sobe da nossa pele. E eles podem sentir diretamente a temperatura da nossa pele quando pousam. Esses dois sentidos correspondem a dois dos três tipos de transferência de calor: convecção, calor levado por um meio como o ar, e condução, calor via toque direto. Mas a energia do calor também pode viajar distâncias maiores quando convertida em ondas eletromagnéticas, geralmente na faixa infravermelha (IR) do espectro. O IR pode então aquecer o que quer que atinja. Animais como víboras podem sentir o IR térmico de presas quentes, e a equipe se perguntou se mosquitos, como Aedes aegyptipoderia também.

Os pesquisadores colocaram mosquitos fêmeas em uma gaiola e mediram sua atividade de busca por hospedeiros em duas zonas. Cada zona foi exposta a odores humanos e CO₂ na mesma concentração que expiramos. No entanto, apenas uma zona também foi exposta ao IR de uma fonte na temperatura da pele. Uma barreira separava a fonte da câmara impedia a troca de calor por condução e convecção. Eles então contaram quantos mosquitos começaram a sondar como se estivessem procurando uma veia.

Adicionar infravermelho térmico de uma fonte de 34º Celsius (aproximadamente a temperatura da pele) dobrou a atividade de busca de hospedeiros dos insetos. Isso torna a radiação infravermelha um sentido recentemente documentado que os mosquitos usam para nos localizar. E a equipe descobriu que ela permanece eficaz até cerca de 70 cm (2,5 pés).

“O que mais me impressionou nesse trabalho foi o quão forte a sugestão IR acabou sendo”, disse DeBeaubien. “Depois que acertamos todos os parâmetros, os resultados foram inegavelmente claros.”

Estudos anteriores não observaram nenhum efeito do infravermelho térmico no comportamento do mosquito, mas o autor sênior Craig Montell suspeita que isso se resume à metodologia. Um cientista assíduo pode tentar isolar o efeito do infravermelho térmico em insetos apresentando apenas um sinal infravermelho sem nenhuma outra pista. “Mas nenhuma pista isoladamente estimula a atividade de busca do hospedeiro. É apenas no contexto de outras pistas, como CO elevado₂ e o odor humano que o IR faz a diferença”, disse Montell, o Duggan e distinto professor de Biologia Molecular, Celular e do Desenvolvimento. Na verdade, sua equipe descobriu a mesma coisa em testes apenas com IR: o infravermelho sozinho não tem impacto.

Um truque para detectar infravermelho

Não é possível para os mosquitos detectarem radiação infravermelha térmica da mesma forma que detectariam a luz visível. A energia do IR é muito baixa para ativar as proteínas rodopsina que detectam a luz visível nos olhos dos animais. A radiação eletromagnética com um comprimento de onda maior que cerca de 700 nanômetros não ativará a rodopsina, e o IR gerado pelo calor do corpo é de cerca de 9.300 nm. Na verdade, nenhuma proteína conhecida é ativada por radiação com comprimentos de onda tão longos, disse Montell. Mas há outra maneira de detectar o IR.

Considere o calor emitido pelo sol. O calor é convertido em IR, que flui pelo espaço vazio. Quando o IR atinge a Terra, ele atinge átomos na atmosfera, transferindo energia e aquecendo o planeta. “Você tem calor convertido em ondas eletromagnéticas, que estão sendo convertidas de volta em calor”, disse Montell. Ele observou que o IR vindo do sol tem um comprimento de onda diferente do IR gerado pelo calor do nosso corpo, já que o comprimento de onda depende da temperatura da fonte.

Os autores pensaram que talvez o calor do nosso corpo, que gera IR, pudesse então atingir certos neurônios no mosquito, ativando-os ao aquecê-los. Isso permitiria que os mosquitos detectassem a radiação indiretamente.

Cientistas sabiam que as pontas das antenas de um mosquito têm neurônios sensíveis ao calor. E a equipe descobriu que remover essas pontas eliminava a capacidade dos mosquitos de detectar IR.

De fato, outro laboratório encontrou a proteína sensível à te