پشه‌ها چگونه انسان را برای نیش زدن پیدا می‌کنند؟

نیمه شب است و در رختخواب پنهان هستید و در اتاقی کاملاً تاریک تا چانه زیر پتو قرار دارید. ناگهان، صدای وزوز پشه‌ای را می‌شنوید که با سرعت از کنار گوش شما می‌گذرد.

برخی از گونه‌های پشه در نیش زدن انسان‌ها تخصص دارند و این خون‌خواران کوچک در پیدا کردن ما مهارت دارند. سوالی که وجود دارد این است که پشه‌ها چگونه با این دقت قربانیان خود را پیدا می‌کنند؟ پاسخ: پشه‌ها می‌توانند از حس بویایی خود برای پیدا کردن انسان‌ها استفاده کنند، حتی اگر بوی آن فرد با بوی حیوانات نزدیک و محیط اطراف درآمیخته باشد.

انسان‌های بوهای خاصی را متصاعد می‌کنند که از بوی موجودات دیگر متمایز است و برای پشه‌ها، این بو مانند چراغی عمل می‌کند که آن‌ها را به سمت وعده خون بعدی‌شان می‌کشاند. ژیلی ژائو، پژوهشگر عصب زیست‌شناسی و رفتار در دانشگاه کرنل می‌گوید: «درمجموع، بیش از ۳ هزار گونه مختلف پشه وجود دارد، اما فقط تعداد کمی از پشه‌ها در نیش زدن انسان‌ها تخصص دارند.»

متأسفانه این آفات حامل طیف وسیعی از پاتوژن‌ها هستند و می‌توانند بیماری‌هایی مانند زیکا، تب دنگی، چیکونگونیا و تب زرد را به انسان‌ها منتقل کنند. لورا بی دووال، استادیار گروه علوم زیستی در دانشگاه کلمبیا که در مطالعه مشارکت نداشت، گفت: «مدت‌ها است می‌دانیم آئدس ایجیپتی بیشتر از اینکه به سمت حیوانات دیگر کشیده شود، جذب انسان‌ها می‌شود. به خاطر همین موضوع، آن‌ها تهدیدی برای سلامت عمومی محسوب می‌شوند.»

طبق گزارشی که سال ۲۰۲۲ در مجله‌ی Nature Communications منتشر شد، مطالعات گذشته نشان داده‌اند پشه‌های آئدس ایجیپتی می‌توانند کربن‌دی‌اکسیدی را که بازدم می‌کنیم، احساس کنند و از این نشانه شیمیایی برای پیدا کردن گوشت انسان و نیش زدن آن استفاده کنند.

دیگنارو و همکارانش اخیراً کشف کردند که این آفات می‌توانند همچنین برخی از اجزای عرق انسان ازجمله اسید لاکتیک را بو بکشند. مطالعه دیگری نشان داد این پشه‌ها به سمت باکتری Brevibacterium linens کشیده می‌شوند که باکتری است که روی پای انسان یافت می‌شود و همچنین علت بوی خاص پنیر لیمبرگر است.

اما اگرچه دانشمندان می‌دانند همه این نشانه‌های شیمیایی به آئدس ایجیپتی کمک می‌کند تا انسان‌ها را هدف قرار دهند، بیشتر این نشانه‌ها هم در انسان‌ها و هم در حیوانات وجود دارند. اما، پشه‌ها به نحوی می‌توانند انسان‌ها را از میان دیگر طعمه‌های بالقوه پیدا کنند. این درحالی است که حیوانات نیز ترکیبات بوی مشابهی را منتشر می‌کنند. دووال گفت: «نمی‌دانستیم آن‌ها چگونه تفاوت را تشخیص می‌دهند.»

پشه آئدس ایجیپتی درحال مکیدن خون

مطالعه سال ۲۰۲۰ ژائو که ۴ مه در مجله نیچر منتشر شد، با تمرکز روی مغز ریز پشه‌ها راه‌حلی احتمالی برای این معما ارائه می‌دهد.

پژوهشگران ابتدا از تکنیک ویرایش ژن کریسپر استفاده کردند تا ژن‌های کدکننده یک پروتئین فلورسنت را وارد DNA پشه کنند. آن‌ها از آئدس ایجیپتی ماده استفاده کردند، زیرا نرهای این گونه به جای نیش زدن انسان‌ها، شهد می‌نوشند. وقتی ژن وارد شد، سلول‌های پشه را هدایت کرد تا پروتئین فلورسنت را به سلول‌های عصبی خاصی در حشرات بچسباند. با فعال‌شدن این نورون‌ها، پروتئین می‌درخشید. ژائو که در زمان انجام پژوهش دانشجوی دکترای دانشگاه پرینستون بود، گفت: «بنابراین، با فعال‌شدن نورون‌ها، فلورسنس افزایش پیدا می‌کند.»

به‌این‌ترتیب، پژوهشگران مرکز پردازش بو در مغز پشه‌ها را با پروتئین‌های درخشنده پر کردند و همچنین پروتئین‌ها را به ارگان‌های تشخیص بوی پشه‌ها مانند شاخک و پالپ‌های آرواره پایین (ارگان‌های حسی کوچکی که از قسمت‌های دهانی حشرات خارج می‌شوند)، چسباندند. آن‌ها سپس پشه‌ها را درمعرض نمونه‌هایی از بوهایی قرار دادند که از حیوانات مختلف ازجمله موش صحرایی، خوکچه هندی، بلدرچین، گوسفند، سگ و البته انسان‌ها جمع‌آوری کرده بودند. هر یک از این رایحه‌ها حاوی آمیزه‌ای از ترکیبات مختلفی بود که توسط جانوران منتشر می‌شود.

پژوهشگران برای اینکه ببینند که کدام نواحی مغز پشه در پاسخ به بوهای مختلف فعال می‌شود، سرهای ریز حشرات را برش زدند. مغز آن‌ها بسیار کوچک است و فقط حدود نیم میلی‌متر عرض دارد. پژوهشگران با کار زیر میکروسکوپ کوتیکول بیرونی را که سر پشه‌ها را پوشانده بود، جدا کردند و مغز پر از فلورسنس آن‌ها را آشکار کردند. پشه‌ها در طول مراحل این رویه حساس زنده ماندند. ژائو گفت: «دست‌های شما باید ثابت باشد، وگرنه مغز را از بین خواهید برد.»

پژوهشگران دریافتند که یک دسته پیازی‌شکل از اعصاب به نام «گلومرول»، در پاسخ به بوهای انسانی واکنش شدیدی نشان می‌دادند اما واکنش آن‌ها دربرابر بوهای حیوانی ضعیف بود. آن‌ها این اعصاب را گلومرول حساس به انسان (H) نامیدند. یک گلومرول متفاوت (A) الگوی مخالف را نشان داد و به‌شدت به بوهای حیوانی واکنش نشان داد، ولی گلومرول سوم ( B) به‌شدت به تمام بوهای آزمایشی واکنش نشان داد.

پژوهشگران برای درک بهتر این الگوهای فعالیت، بوهای حیوانی را به ترکیبات سازنده آن‌ها شکستند تا آن‌ها را به صورت جداگانه و در ترکیب‌های مختلف تجزیه‌و‌تحلیل کنند. آن‌ها دو ترکیب به نام‌های «دکانال» و «آندکانال» را شناسایی کردند که به‌طور پیوسته در مقادیر بالا در نمونه‌های رایحه انسانی اما در مقادیر کم در نمونه‌های حیوانی ظاهر می‌شدند. این ترکیبات بوی شیرین و مرکباتی‌ شبیه بوی پوست پرتقال دارند و در سبوم انسان یافت می‌شوند (روغنی که توسط غدد موجود در پوست تولید می‌شود).

به‌نظر می‌رسید گلومرول H به‌طور خاص برای واکنش دربرابر این ترکیبات تنظیم شده است و به ترکیب مصنوعی این دو به‌شدت واکنش نشان می‌داد. در همین حین، گلومرول B نسبت‌ به این رایحه واکنش ملایمی نشان داد و گلومرول A اصلاً واکنشی نشان نداد.

پشه‌های آئدس ایجیپتی گرایش قوی به این ترکیب نشان می‌دادند و حتی در آزمایشی که در تونل باد انجام شد، به سمت آن پرواز می‌کردند. این امر نشان داد که دکانال، آندکانال و فعالیت گلومرول H که توسط این ترکیبات تحریک می‌شود، کلید نحوه پیدا کردن میزبان‌های انسانی توسط پشه‌ها هستند. دیگنارو گفت: «شگفت‌انگیز است که فقط یک گلومرول وجود دارد که الگوی فعال‌سازی آن مختص انسان است. فکر می‌کردم تعداد بیشتری وجود داشته باشد.»

با‌این‌حال، گلومرول H احتمالاً به‌طور کاملاً جداگانه کار نمی‌کند. به‌گفته‌ی دووال، علاوه بر نورون‌هایی که پژوهشگران تجزیه‌و‌تحلیل کردند، پشه‌ها دارای سیستم‌های حسی دیگر تشخیص‌دهنده مواد شیمیایی هستند که آن‌ها نیز به پشه در پیدا کردن میزبان کمک می‌کنند. به‌نظر می‌رسد، گلومرول H فقط یکی از محرک‌های اصلی رفتار شکار انسان آئدس ایجیپتی باشد.

نویسندگان آزمایش نکردند که آیا مهار فعالیت گلومرول H موجب خواهد شد اولویت پشه از انسان‌ها به سمت حیوانات تغییر کند، اما این مسئله می‌تواند موضوع جالبی برای پژوهش باشد. دیگنارو گفت: «در تئوری، دانشمندان می‌توانند فرمول‌های شیمیایی را ایجاد کنند که فعالیت گلومرول H را کاهش دهد و اثربخشی مواد دافع حشرات را افزایش دهد.» ژائو گفت همکارانش درحال کار روی تولید چنین ترکیباتی هستند.

دووال خاطرنشان کرد، یکی دیگر کاربردهای بالقوه از این پژوهش دَم کردن مواد جاذب حشرات یا مواد شیمیایی است که بتوانند به‌عنوان طعمه برای دور کردن پشه‌ها از انسان و به دام انداختن آن‌ها درون تله استفاده شوند. ژائو و همکارانش ترکیب دکانال-آندکانال خود را ثبت اختراع کرده‌اند و امیدوار هستند که آن‌ را در راستای چنین هدفی به کار گیرند.

ژائو حدس می‌زند گونه‌های دیگر پشه که از انسان به‌عنوان میزبان اصلی خود استفاده می‌کنند نیز احتمالاً الگوهای مشابهی از فعال‌سازی مغز را در پاسخ به بوی انسان‌ها نشان می‌دهند. دووال گفت: «بررسی گونه‌های دیگری که انسان را ترجیح می‌دهند مانند پشه‌های آنوفل که مالاریا را منتقل می‌کنند یا گونه‌هایی که میزبان‌‌های دیگر را ترجیح می‌دهند، مانند پشه‌های کولکس که پرندگان را ترجیح می‌دهند، جالب خواهد بود.»