Специалисты Технологического института Джорджии и Массачусетского технологического института разработали математическую модель, описывающую механизмы поиска жертвы самками комаров. В основу работы лег анализ 20 миллионов точек данных, полученных при наблюдении за насекомыми в лабораторных условиях. Результаты исследования, опубликованные в журнале «Science Advances», представляют собой первую детальную визуализацию поведения комаров при приближении к цели.
Практическая значимость работы обусловлена высокой опасностью заболеваний, переносимых этими насекомыми. Малярия, желтая лихорадка и вирус Зика ежегодно становятся причиной более 700 тысяч смертей по всему миру. Понимание того, как именно комары ориентируются в пространстве, позволит создать более эффективные системы мониторинга и контроля популяций.
Для сбора данных ученые использовали систему трехмерных инфракрасных камер. В контролируемой камере создавались различные условия: менялись визуальные ориентиры и уровень концентрации углекислого газа, который насекомые воспринимают как признак присутствия живого существа. В экспериментах также участвовал человек, чьи перемещения и траектории полета насекомых вокруг него фиксировались в режиме реального времени.
Анализ данных показал, что комары не проявляют признаков коллективного поведения и не следуют друг за другом. Каждое насекомое реагирует на внешние стимулы самостоятельно, хотя в итоге они могут собираться в одной точке. Профессор Технологического института Джорджии Дэвид Ху отметил, что это напоминает поведение людей, приходящих в популярное заведение: их привлекает не толпа, а одни и те же факторы – напитки или музыка. В случае с комарами такими факторами выступают тепло, запах и визуальные контрасты.
Исследователи выделили ключевую роль сочетания визуальных сигналов и углекислого газа. Отдельно взятые стимулы не обеспечивали устойчивого интереса насекомых. Например, темные объекты привлекали комаров только на короткое время, после чего они улетали. Углекислый газ заставлял их искать источник, но без визуального подтверждения насекомые быстро прекращали попытки сближения. Наибольшая активность наблюдалась при одновременном воздействии обоих факторов: в этом случае комары не только находили цель, но и оставались рядом с ней, пытаясь начать питание.
Тесты с участием человека подтвердили, что насекомые воспринимают потенциальную жертву как набор физических параметров. Наибольшая концентрация комаров фиксировалась в области головы и плеч, что соответствует типичному поведению вида Aedes aegypti, распространенного в США и многих других регионах мира. При этом цвет одежды существенно влиял на дистанцию, с которой насекомое начинало атаку.
Авторы работы полагают, что полученные выводы помогут модернизировать существующие ловушки для насекомых. Большинство современных устройств работают в режиме непрерывной подачи приманки. Однако исследование указывает на то, что прерывистая активация стимулов может быть более эффективной, так как комары склонны к смене траектории при отсутствии динамики в сигналах.
