Зачем комары пьют кровь | Вокруг Света
Вопрос–ответ
- Фото
- Reimar / Alamy via Legion Media
Для активного размножения
В том леденящем воображение факте, что основу рациона некоторых животных составляет кровь, нет ничего удивительного: она богата питательными веществами, особенно белками. И нет ничего странного в том, что некоторые животные, в частности представители семейства Culicidae, которых мы называем комарами, приспособились ее добывать.
Благодаря «кровавой диете» самки комаров смогли откладывать яйца не один раз в жизни, как многие другие двукрылые, а несколько. Рекордное количество кладок — 12 — зарегистрировано у малярийного комара. Неслучайно потребность в крови испытывают только самки комаров. Самцы к ней безразличны — они высасывают нектар и пыльцу из растений. Там почти нет белков, зато достаточно углеводов в качестве источника энергии.
Впрочем, самки тоже переходят на вегетарианскую диету, если негде взять кровь, только в этом случае отложить яйца они не могут.
В семействе, которое насчитывает около трех тысяч видов, разные вкусовые пристрастия. Одни комары специализируются на каком-то одном виде хозяев, другим все равно кого кусать — лишь бы еды было вдоволь. Есть и гурманы, любители холодной лягушачьей крови. Описаны даже насекомые, нападающие на рыб — илистых прыгунов, путешествующих по суше. Некоторые тропические виды способны питаться лимфой гусениц. Но большинство все-таки предпочитает теплую кровь птиц и млекопитающих.
- Фото
- Konstantin Nechaev / Alamy via Legion Media
Найти подходящую жертву комарам помогают сенсоры на усиках-антеннах, которые чувствительны к тепловому излучению, исходящему от живого существа, а также к продуктам его обмена веществ: углекислому газу и мочевой кислоте.
Поскольку усиков два, то направление на источник крови они пеленгуют очень точно.
Возникновение и рост мегаполисов способствовали появлению новых форм комаров, специализирующихся на питании человеческой кровью, например, городского комара-пискуна Culex pipiens pipiens формы molestus. Любопытно, что личинки городских комаров, пируя в сырых подвалах на разлагающейся органике, набирают достаточно запасов, чтобы без дополнительного питания кровью отложить первую кладку яиц. Досаждать нам ночью укусами и писком они отправляются после этого. Такая особенность позволяет городским комарам устойчиво поддерживать численность, независимо от доступности теплокровных жертв.
Теги
- насекомые
Сегодня читают
Тест на визуальную память: угадайте советский фильм по первому кадру
Тест на смекалку: дети в СССР легко справлялись с этими задачами, а сегодня они не по зубам даже взрослым
Детская задачка по русскому языку из СССР, в которой ошибается каждый второй взрослый
Продлите молодость мозга на 5 лет за 1 минуту: найдите 10 предметов на картинке
Задачка по математике для 5 класса, с которой не могут справиться взрослые без калькулятора
Скажите, пожалуйста, а зачем комару кровь?
Если речь идет о собственной крови комара (гемолимфе), то она выполняет те же функции, что и кровь человека, — переносит питательные вещества, вредные продукты обмена, гормоны, обеспечивает защиту от инфекций.
Только кислород и углекислый газ она не переносит — у комара трахейная дыхательная система, и по тоненьким трубочкам-трахеям кислород доставляется прямо к клеткам. Личинки комаров-звонцов («мотыль») — редкий случай среди насекомых, когда гемолимфа окрашена за счет гемоглобина в красный цвет. Дышат эти водные личинки через покровы, трахеи развиты у них слабо и наружу отверстиями не открываются. Живут они в иле на дне водоемов, где часто кислорода очень мало, и гемоглобин позволяет связывать и запасать дополнительные количества кислорода. (См. также ответ на вопрос «Есть ли у насекомых кровь?»)
Если же речь идет про кровь, которую самки комаров пьют при кровососании, то нужна она им прежде всего для размножения. Самки, как и самцы, могут пить воду и нектар и жить без питания кровью. Но большинство видов и популяций комаров-кулицид (Culicidae; к этому семейству относятся кровососущие комары) без питания кровью не способны к размножению. Кровь, в отличие от нектара, — пища, богатая белками.
Белки, содержащиеся в плазме (жидкой части крови) и эритроцитах, перевариваются в кишечнике «комарихи», а образовавшиеся аминокислоты используются для синтеза белков её яйцеклеток.
Через 3–4 дня после вылупления из куколок самки комаров спариваются с самцами. Оплодотворенные самки ищут своих жертв. Напившись крови, самки переваривают ее в течение 2–3 суток. За это время в их яичниках созревают яйца, а затем самка находит подходящий водоем и откладывает яйца на поверхность воды. Некоторый процент самок после этого погибает, а оставшиеся в живых могут вновь напиться крови и только после этого отложить новую порцию яиц. (Спариваться снова им не надо, так как у них сохраняются запасы сперматозоидов в семеприемниках — особом отделе половой системы.) Цикл «питание — переваривание пищи — откладка яиц» по-научному называется «гонотрофическая гармония».
Но некоторым комарам кровь не нужна. Например, самки крупных комаров рода Toxorhynchites питаются только нектаром. Это связано с питанием их личинок.
Личинки большинства комаров едят бактерий и мелкие частички мертвой органики — детрит. А личинки Toxorhynchites едят личинок других комаров — белковую животную пищу. Поэтому они запасают на личиночной стадии достаточно белков, чтобы их хватило самке для откладки яиц, и ей не приходится рисковать жизнью, добывая кровь.
Способность к автогении (откладке яиц без кровососания) появилась и у так называемых «городских комаров» — Culex pipiens pipiens forma molestus. Популяции этих комаров приспособились к жизни в полузатопленных подвалах городских домов. Вода в подвалах часто содержит достаточно органических веществ, их запасают при питании личинки, и самки этих комаров могут отложить первую кладку яиц без кровососания. Для следующих кладок нужно питание кровью, но популяция может существовать и увеличивать численность неограниченно долго и без этого. К сожалению, «инстинкт кровососания» у самок этого комара не исчез, и жителей некоторых городов они донимают даже зимой…
Ответил: Сергей Глаголев
2
Показать комментарии (2)
Свернуть комментарии (2)
Написать комментарий
Как комары сосут кровь с помощью шести игл
С приближением лета мы можем с нетерпением ждать пикников, походов, походов и укусов комаров, которые сопровождают времяпрепровождение на открытом воздухе.
Хорошо, что вы не можете видеть, что делает этот комар, когда кусает — вам, вероятно, не захочется смотреть, как он втыкает в вас шесть иголок. Но ученые выясняли все кровавые подробности. И дело не только в праздном любопытстве: укусы комаров опаснее для человека, чем укусы любых других животных. В то время как самки комаров — только самки кусают нас — пьют нашу кровь, чтобы отрастить яйца, они могут оставлять после себя вирусы и паразиты, вызывающие такие заболевания, как Западный Нил, вирус Зика, малярия и лихорадка денге.
Комар Anopheles кусает человеческую руку. (Josh Cassidy/KQED) Исследователи говорят, что часть того, что делает комаров такими способными заражать людей, — это эффективность их укуса.
Ученые обнаружили, что рот комара, называемый хоботком (произносится как про-БОСС-исс), представляет собой не просто крошечное копье. Это сложная система тонких игл, каждая из которых прокалывает кожу, находит кровеносные сосуды и позволяет комарам легко высасывать из них кровь.
Комары также имеют более 150 рецепторов — белков на их усиках и хоботке, которые помогают им находить жертв или определять, достаточно ли питательна вода, чтобы откладывать в ней яйца. Когда комары, вызывающие малярию, Anopheles выходят ночью на поиски крови, они отслеживают углекислый газ, который мы выдыхаем во время сна. По мере того, как они приближаются к нам, они обнаруживают тепло тела и вещества, называемые летучими жирными кислотами, которые выделяются из нашей кожи, говорит паразитолог и энтомолог из Калифорнийского университета в Дэвисе Ширли Лакхарт.
«Почему одни люди чаще получают укусы, чем другие?» — спросил Лакхарт. «Летучие жирные кислоты, выделяемые нашей кожей, совершенно разные.
Они отражают различия между мужчинами и женщинами, даже то, что мы ели. Эти сигналы отличаются от человека к человеку. Там, наверное, не один и не два. Это смесь более или менее привлекательна».
Исследователи до сих пор не выяснили, что в их летучих жирных кислотах делает одних людей более привлекательными для комаров, чем других. Ученые недавно обнаружили, что как только хоботок комара пронзает кожу, одна из его шести игл, называемая верхней губой, использует рецепторы на кончике, чтобы найти кровеносный сосуд.
«Эти рецепторы реагировали на химические вещества в крови», — сказал биохимик Калифорнийского университета в Дэвисе Уолтер Лил, чья лаборатория сделала открытие. «Комары не находят кровеносный сосуд случайно».
Вместо этого химические вещества в нашей крови поднимаются вверх, как «букет запахов», который указывает путь — невольно, но верно — к нашему кровеносному сосуду. Затем верхняя губа протыкает сосуд и служит соломинкой.
Постдокторский исследователь из Калифорнийского университета в Дэвисе Янг-Му Чу в лаборатории Лила обнаружил рецептор, препарировав ротовой аппарат комара и проведя его генетическое тестирование.
Чу надеется, что его открытие этого рецептора, названного 4EP, и открытие других рецепторов на верхней губе помогут фармацевтическим компаниям разработать новые репелленты от комаров.
«Сначала им нужно найти репеллент против рецепторов», — сказал Чу. «Тогда они обрабатывали им кожу людей. Когда комар пытался проникнуть под кожу, он ощущал вкус или запах чего-то отталкивающего и улетал».
Ученые десятилетиями пытались выяснить анатомию комариного укуса. Эта работа усложняется тем, что приходится препарировать нежные ротовые органы комаров, которые, как правило, разваливаются в руках новичков. Чу приписал свои способности к препарированию своему опыту использования палочек для еды в своей родной Южной Корее. Видео, мощные микроскопы и генетические анализы помогли исследователям понять, как работает система питания.
Защитная оболочка, называемая губой, изгибается назад, когда комар вонзает игольчатый ротовой аппарат в кожу человека. (Josh Cassidy/KQED) Когда комар прокалывает кожу, гибкая губоподобная оболочка, называемая губой, закручивается вверх и остается снаружи, когда комар проталкивает шесть игольчатых частей, которые ученые называют стилетами.
Две из этих игл, называемых верхнечелюстными, имеют крошечные зубцы. Комар использует их, чтобы распилить кожу. Они настолько острые, что вы едва чувствуете, как вас кусает комар.
— Они как сверла, — сказал Леаль.
Другой набор игл, мандибулы, удерживает ткани врозь, пока комар работает.
На этой иллюстрации показаны шесть игольчатых ротовых органов, которыми самки комаров кусают нас. Они используют две верхнечелюстные кости (синие), чтобы распиливать кожу, и две нижние челюсти (желтые), чтобы удерживать ткани на расстоянии друг от друга. Они вливают в нас слюну гортаноглоткой (зеленый цвет) и всасывают кровь верхней губой (красный цвет). (Теодрос Хейли/KQED, на основе исследования Young-Moo Choo и его коллег) В 2012 году ученые из Института Пастера во Франции засняли, что произошло, когда хоботок комара проник через кожу мыши. На видео показано, как игла с острым концом проникает под кожу мыши, затем прокалывает сосуд и высасывает из него кровь.
Верхняя губа имеет форму желоба. Для того, чтобы стать соломинкой, ему на самом деле нужен другой ротовой аппарат, чтобы положить на него. Эта ротовая часть, называемая гипофаринксом, служит двойной цели, так как она также позволяет комару пускать слюну в нас.
Когда самка комара кормится, она отделяет воду от эритроцитов и выдавливает ее через задний конец, чтобы освободить место для крови. (Josh Cassidy/KQED)Когда кишечник комара наполняется кровью, он отделяет воду в крови от эритроцитов и выдавливает ее через задний конец.
— Она делает это, чтобы сконцентрировать эритроциты, — сказал Лакхарт. «Красные кровяные тельца обеспечивают большой белковый компонент».
Выдавливая воду, она может вместить в себя в пять-десять раз больше крови.
Шестая игла, называемая гипофаринксом, вводит в нас слюну, содержащую химические вещества, поддерживающие кровоток.
«Ваша кровь склонна сворачиваться сразу же после контакта с воздухом», — сказал Лил.
«Они плюются какими-то химическими веществами, чтобы кровь не сворачивалась».
Комариная слюна также расширяет наши кровеносные сосуды, блокирует наш иммунный ответ и смазывает хоботок. И это вызывает у нас зудящие рубцы и служит проводником для опасных вирусов и паразитов.
«Зараженные комары выбрасывают очень разные дозы, от одного инфекционного вириона до 10 000», — сказал вирусолог Калифорнийского университета в Дэвисе Ларк Коффи, имея в виду вирусные частицы. «Количество вирионов, необходимых для продуктивного заражения мышей, может составлять всего один. Теоретически одного может быть достаточно, чтобы вызвать такие заболевания, как лихорадка денге или лихорадка Западного Нила».
Чтобы вызвать заболевание, требуется от восьми до 20 малярийных организмов на ранней стадии.
«В течение 20 минут они добираются до печени человека», — сказал Лакхарт.
«Это очень быстрый процесс».
Результаты такой быстрой доставки смертельны. В 2015 году от малярии заболело более 300 миллионов человек, и погибло около 635 000 человек, в основном дети в возрасте до пяти лет и беременные женщины в странах Африки к югу от Сахары.
«Это, вероятно, заниженная оценка, — сказал медицинский энтомолог Калифорнийского университета в Дэвисе Грегори Ланзаро, — потому что отчетность ужасна».
Лихорадка денге, болезнь, передающаяся полосатыми черно-белыми комарами под названием Aedes aegypti , по оценкам, ежегодно вызывает колющую боль в суставах почти у 400 миллионов человек, включая недавнюю вспышку на Гавайях, от которой заболело 260 человек.0003 Комары Aedes aegypti являются переносчиками вирусов, вызывающих лихорадку Зика и лихорадку денге. Они кусают в течение дня и могут откладывать яйца всего в крышке от бутылки с водой. (Josh Cassidy/KQED)
Ученые также считают, что комаров Aedes aegypti являются главным виновником более чем 350 подтвержденных случаев врожденных пороков развития, связанных с вирусом Зика, в северо-восточном бразильском штате Пернамбуку.
С октября прошлого года там родилось необычно большое количество детей с маленькой головой и множеством проблем со здоровьем, таких как судороги и непрекращающийся плач, которые подозреваются в заражении вирусом Зика на ранних сроках беременности их матерей.
«Мы еще не знаем ожидаемую продолжительность жизни этих младенцев», — сказала доктор Регина Рамос, которая ухаживает за этими младенцами в больнице Освальдо Круза Университета Пернамбуко и участвовала по Skype в симпозиуме по вирусу Зика в Калифорнийском университете в Дэвисе 26 мая.
Aedes aegypti комаров прибыли в Калифорнию в 2013 году, в город Кловис, недалеко от Фресно, и с тех пор они были обнаружены в карманах по всей Калифорнии, включая Хейворд и Сан-Матео. В континентальной части США не было случаев местной передачи вируса Зика, хотя трое детей с пороками развития, связанными с вирусом, родились у матерей, которые заразились этой болезнью в другом месте.
Комары ничего не получают от того, что заражают нас, они просто случайно передают нам микробы.
На самом деле, исследователи обнаружили, что некоторые вирусы начинались как вирусы только для комаров. В это нетрудно поверить, ведь комары появились за 200 миллионов лет до человека.
«Поскольку комары выработали привычку пить кровь, некоторые вирусы проследили этот эволюционный путь и стали вирусами, переносимыми человеком», — сказал микробиолог Шеннон Беннетт, руководитель отдела науки Калифорнийской академии наук.
Шэннон Беннетт, главный научный сотрудник Калифорнийской академии наук, позволила себе укусить неинфицированного обыкновенного комара во время съемок видео KQED Deep Look. (Gabriela Quiros/KQED) В Калифорнии личинки обычных домашних комаров растут в воде, которая скапливается в выброшенных контейнерах, посуде для домашних животных и водосточных желобах. (Josh Cassidy/KQED) Чтобы снизить вероятность заражения заболеванием, переносимым комарами, эксперты в области общественного здравоохранения рекомендуют носить средство от комаров, проверять сетки на дверях и окнах и устранять стоячую воду внутри и вокруг наших домов (.
pdf). Комары откладывают яйца в воду, которая скапливается в водосточных желобах и мусоре, а также в декоративных прудах, горшках с растениями, кормушках для домашних животных и открытых бочках для сбора дождевой воды.
«Мы создали экологическую нишу, к которой они хорошо приспособлены, — сказал Беннетт.
Когда комар не может перестать пить кровь, результат не очень хорош
Комар Aedes aegypti с аномально большим количеством крови (слева) рядом с типичным набухшим комаром (справа) для сравнения. (Фото Перран Росс, доктор философии
Перран Росс, доктор философии.
Перран Росс, доктор философии.
Городская легенда гласит, что если вы напрягаете мышцы, когда комар кусает вас и питается вашей кровью, он может раздуться и взорваться. Поскольку комаров часто называют самыми ненавистными существами на планете, идея заставить их лопнуть по желанию, возможно, привлекательна для многих. Но, проведя большую часть десятилетия, кормя комаров на собственных руках для исследований, я могу с уверенностью сказать, что это миф.
Однако есть способ заставить комаров по-настоящему лопнуть; все, что нужно, это твердая рука и несколько щипцов.
Первые в истории взрывающиеся комары могут быть приписаны Роберту Гвадзу, доктору философии, в открытии, которое было сделано в ходе фундаментальных лабораторных исследований более 50 лет назад. Он обнаружил, что надрез брюшного нервного шнура комара отключает сигнал к прекращению кормления, вызывая неутолимую жажду крови. Комары, подвергшиеся этой процедуре, могут выпить в четыре раза больше своего веса и в конечном итоге могут лопнуть. Это привело Гвадза к гипотезе о том, что прием крови регулируется рецепторами растяжения брюшной полости, которые не дают комарам (в буквальном смысле) напиться до смерти.
Разрыв или раздавливание брюшного нервного шнура комара в точке, указанной зеленой стрелкой, приводит к нерегулируемому потреблению крови. (Изображение Перран Росс, доктор философии)
Хотя это исследование имеет фундаментальное значение для нашего понимания поведения комаров при питании кровью, его результаты редко повторялись.
Самка Aedes aegypti комаров (кровью питаются только самки) обездвижили, поместив их в холодильник на час. Затем, под препаровальным микроскопом, я использовал пару щипцов, чтобы прижать комара к боку, а вторую пару, чтобы ущипнуть брюшко (на фото выше), раздавив вентральный нервный пучок. На следующий день я позволил комарам поесть на моей руке, как мы обычно делаем в нашей лаборатории. А потом произошло волшебство.
Предупреждение: графическое содержимое. Комары, подвергающиеся простой операции, не могут чувствовать, когда они сыты, и пьют кровь, пока не лопнут.
На видео выше, которое, имейте в виду, может не подойти тем, кто испытывает брезгливость при виде крови, показаны некоторые из наиболее драматических результатов операции. Комары выпили намного больше своей справедливой доли крови и были лишены возможности летать или даже ходить. Другие пошли еще дальше, выпив столько, что в конце концов лопнули. Часто они продолжали есть еще долгое время после того, как их брюшко разрывалось, не подозревая, что то, что входит, выходит прямо с другого конца.
Несмотря на поразительные результаты, хирургическое вмешательство на отдельных комарах не является практичным способом контроля популяций комаров или снижения заболеваемости переносимыми комарами болезнями. Но эти знания о биологии комаров и механизмах их кровоснабжения могут найти множество неожиданных применений и вдохновить на будущие исследования. Например, одна группа исследователей изучает, как комары различают нектар растений и кровь.