اكتشف العلماء في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا، أن بعوض الزاعجة المصرية يستخدم الأشعة تحت الحمراء لتعزيز قدراته على تحديد موقع مضيفه، بالإضافة إلى إشارات مثل ثاني أكسيد الكربون والروائح. يضيف هذا الاكتشاف إلى فهم سلوك البعوض ويوفر إمكانيات جديدة لتطوير طرق للسيطرة على البعوض.
اكتشف علماء من جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا، أن بعوض الزاعجة المصرية يستخدم الأشعة تحت الحمراء، بالإضافة إلى إشارات أخرى، لتحديد موقع المضيفين. قد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تحسين طرق مكافحة البعوض ويساعد في تقليل انتقال الأمراض مثل حمى الضنك والملاريا.
في حين يرى الكثيرون أن لدغات البعوض مصدر إزعاج مؤقت، إلا أنها تسبب في بعض أنحاء العالم مشاكل خطيرة وحتى مميتة. تنشر أنواع البعوض الزاعجة المصرية فيروسات تسبب أكثر من 100 مليون حالة من حالات حمى الضنك والحمى الصفراء وزيكا وأمراض أخرى كل عام. وهناك نوع آخر، وهو الأنوفيلة الغامبية، ينشر الطفيلي المسبب للملاريا. ووفقا لتقديرات منظمة الصحة العالمية، تتسبب الملاريا وحدها في وفاة أكثر من 400,000 ألف شخص سنويا. إن قدرة البعوض على نقل الأمراض أكسبته لقب "الحيوان الأكثر فتكاً".
في حين أن ذكور البعوض غير ضارة، فإن أنثى البعوض تحتاج إلى الدم لتطوير بيضها. لأكثر من قرن من الزمان، كان العلماء يدرسون الطرق التي يحدد بها البعوض مضيفيه. وبمرور الوقت، اكتشف أن البعوض لا يعتمد على دليل واحد فقط، بل يجمع معلومات من عدة حواس مختلفة تقع على مسافات مختلفة.
اختراق في الأبحاث المتعلقة بحواس البعوض
كشفت دراسة جديدة أجريت في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا، عن حاسة أخرى يستخدمها البعوض لتحديد موقع مضيفه: الكشف عن الأشعة تحت الحمراء. وهذا الإشعاع، الذي يأتي من مصدر عند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة جلد الإنسان، يضاعف سلوك البحث لدى البعوض عندما يقترن بثاني أكسيد الكربون ورائحة جسم الإنسان. تحرك البعوض باستمرار نحو مصدر الأشعة تحت الحمراء، واكتشف الباحثون أيضًا مكان وجود كاشف الأشعة تحت الحمراء وكيفية عمله من الناحية الشكلية والكيميائية الحيوية. ونشرت نتائج الدراسة في المجلة الطبيعة.
وقال نيكولاس دوبوين، المؤلف المشارك في الدراسة، وهو طالب دكتوراه سابق وباحث ما بعد الدكتوراه في مختبر البروفيسور كريج مونتال في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا: "إن البعوض الذي ندرسه، الزاعجة المصرية، ماهر بشكل خاص في العثور على البشر". "يضيف هذا العمل رؤى جديدة حول كيفية تحقيق ذلك."
الاعتماد على الأشعة تحت الحمراء
يستخدم البعوض مثل الزاعجة المصرية إشارات متعددة لتحديد موقع مضيفيه من مسافة بعيدة. وتشمل هذه ثاني أكسيد الكربون من أنفاسنا، والروائح، والبصر، والحرارة القادمة من الجلد والرطوبة من أجسادنا. ومع ذلك، فإن كل من هذه الإشارات محدودة في قدرتها. يعاني البعوض من ضعف البصر، وقد تؤدي حركة المضيف السريعة أو الرياح القوية إلى تعطيل قدرته على تتبع الإشارات الكيميائية. وتساءل الباحثون عما إذا كان البعوض يستطيع اكتشاف إشارة أكثر موثوقية، مثل الأشعة تحت الحمراء.
يستطيع البعوض اكتشاف الحرارة المنبعثة من جلدنا على مسافة حوالي 10 سم، ويمكنه أيضًا استشعار درجة حرارة الجلد عندما يهبط عليه وتتوافق هذه الحواس مع نوعين من نقل الحرارة: الحمل الحراري (الحرارة المنقولة على عن طريق الهواء) والاتصال (الحرارة المنقولة عن طريق الاتصال المباشر). ومع ذلك، يمكن للحرارة أن تنتقل لمسافات أكبر عندما يتم تحويلها إلى موجات إشعاع كهرومغناطيسي، عادة في نطاق الأشعة تحت الحمراء. هذا الإشعاع يمكن أن يسخن أي جسم يضربه. وتساءل فريق البحث عما إذا كان البعوض، مثل الزاعجة المصرية، يمكنه اكتشاف هذا الإشعاع أيضًا.
فهم آليات الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء في البعوض
وضع الباحثون البعوض في قفص وقاسوا نشاطهم في البحث عن مضيفين في منطقتين. وفي المنطقة بأكملها، تعرض البعوض لنفس المستويات من رائحة الجسم وثاني أكسيد الكربون، لكن منطقة واحدة فقط تعرضت أيضًا للأشعة تحت الحمراء من مصدر بدرجة حرارة جلد الإنسان. يمنع الحاجز انتقال الحرارة عن طريق الحمل الحراري أو الاتصال. أدت إضافة الأشعة تحت الحمراء من مصدر عند درجة حرارة 34 درجة مئوية إلى مضاعفة نشاط البحث لدى البعوض. ووجد الباحثون أن الأشعة تحت الحمراء فعالة في نطاق يصل إلى حوالي 70 سم (2.5 قدم).
وقال ديبوين: "الشيء الذي أدهشني أكثر في هذا العمل هو مدى قوة إشارة الأشعة تحت الحمراء". "بمجرد أن تمكنا من ضبط جميع المعلمات، كانت النتائج واضحة تماما."
ولم تتمكن الدراسات السابقة من تمييز تأثير الأشعة تحت الحمراء على سلوك البعوض، لكن البروفيسور كريج مونتال، المؤلف الرئيسي للدراسة، يتوقع أن يرجع ذلك إلى طرق البحث السابقة. إن التجارب التي تختبر فقط تأثير الأشعة تحت الحمراء دون أي إشارات أخرى لا تحفز نشاط البحث عن المضيف. وقال مونتال: "فقط عندما يقترن بإشارات أخرى، مثل المستويات العالية من ثاني أكسيد الكربون ورائحة جسم الإنسان، يكون للأشعة تحت الحمراء تأثير".
كشف الأشعة تحت الحمراء عن طريق البعوض
لا يستطيع البعوض اكتشاف الأشعة تحت الحمراء بنفس الطريقة التي يكتشف بها الضوء المرئي، لأن طاقة الأشعة تحت الحمراء ضعيفة جدًا بحيث لا يمكنها تنشيط بروتينات رودوبسين الحساسة للضوء في أعينه. الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يبلغ طوله الموجي أطول من 700 نانومتر لا ينشط الرودوبسين، وضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث من حرارة الجسم يبلغ طوله الموجي 9,300 نانومتر تقريبًا. ولكن هناك طريقة أخرى للكشف عن الإشعاع.
ووجد الباحثون أن أطراف مخالب البعوض تحتوي على خلايا عصبية حساسة للحرارة، وأن إزالة أطراف مخالب البعوض قضت على قدرة البعوض على اكتشاف الأشعة تحت الحمراء. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن بروتين TRPA1 يقع في أطراف اللوامس ويمكّن من اكتشاف التألق.
رؤى الكيمياء الحيوية
لا يفسر نشاط بروتين TRPA1 بشكل كامل القدرة على اكتشاف الأشعة تحت الحمراء على مسافات أكبر. ووجد الباحثون أن بروتينات رودوبسين Op1 وOp2، الموجودة في نفس الخلايا العصبية مثل TRPA1، يمكن أن تزيد من حساسية اكتشاف الإشعاع، مما يسمح للبعوض باكتشاف الإشعاع حتى على مسافات أكبر.
الآثار المترتبة على الصحة العامة
يتعرض نصف سكان العالم لخطر الإصابة بالأمراض التي ينقلها البعوض، ويصاب حوالي مليار شخص بالعدوى كل عام. أدى تغير المناخ والسفر الدولي إلى توسيع مناطق توزيع الزاعجة المصرية، والآن توجد أيضًا في مناطق جديدة، مثل كاليفورنيا.
قد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تحسين طرق مكافحة البعوض. على سبيل المثال، الجمع بين الأشعة تحت الحمراء في
قد يؤدي هذا الاكتشاف إلى تحسين طرق مكافحة البعوض. على سبيل المثال، دمج الأشعة تحت الحمراء في مصائد البعوض يمكن أن يجعلها أكثر فعالية من خلال قياس درجة حرارة جلد الإنسان وجذب البعوض بشكل أكثر فعالية. بالإضافة إلى ذلك، تساعد النتائج على فهم السبب وراء كون الملابس الفضفاضة دفاعًا جيدًا ضد لدغات البعوض، فهي لا تمنع الوصول إلى الجلد فحسب، بل تشتت أيضًا الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجلد، بحيث يجد البعوض صعوبة في اكتشاف الإشارة البنية.
وقال دوبوفين: "على الرغم من صغر حجمه، فإن البعوض مسؤول عن الوفيات بين البشر أكثر من أي حيوان آخر". "يعمل بحثنا على تحسين فهم كيفية تعرف البعوض على البشر ويقدم خيارات جديدة للسيطرة على الأمراض التي ينقلها البعوض."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
