Molekülce | Sivrisinekler Isıracak İnsanları Nasıl Buluyor?
Ana Sayfa Özgün İçerik Sivrisinekler Isıracak İnsanları Nasıl Buluyor?
Görsel Bilgileri: Willem Laursen, Garrity Laboratuvarı
6 Şubat’ta internette yayımlanan bir yazıda; Biyoloji Profesörü Paul Garrity, doktora öğrencisi Chloe Greppi, post-doktora arkadaşı Willem Laursen ve bazı meslektaşları, sivrisineklerin insanları bulmak ve ısırmak için insan sıcaklığına nasıl yaklaştıkları hakkında önemli bir kısmı bulduklarını raporladılar.
Sivrisinekler, gezegenin en ölümcül hayvanlarından biridir. Her yıl yüz binlerce insan ve özellikle çocuklar Sıtma, Deng Humması, Batı Nil Virüsü ve Sarı Humma gibi sivrisinek sebepli hastalıklardan ölüyor. En az 200 milyon insan da bu enfeksiyonlardan etkileniyor ve semptomları gösteriyor.
Keşif, bir gün böceklerin sıcaklık sensörlerini kandırabilme veya devre dışı bırakma olasılığını ortaya koyuyor, böylece hastalığı yaymıyorlar.
Garrity, “Bunlar gibi duyusal sistemler, sivrisinekleri ısırmak veya karıştırmak için yeni yollar geliştirmek veya bizi ısırmaktan kaçınmak ya da bu hastalık yayıcı yaratıkları tuzağa düşürmek ve öldürmek için yeni yollar yaratmak için mükemmel hedeflerdir.” diyor.
1 Hızlı Bir Tarih Dersi
2 Sıcaklık Arama mı veya Soğuktan Kaçma mı?
3 Bunu Nasıl Yaptılar?
4 Dünya mı Daha İyi Oluyor Yoksa Her Şey Daha mı Kötü Oluyor?
5 Nasıl Başladı?
Hızlı Bir Tarih Dersi
20. yüzyılın başlarında, Hindistan’da görev yapan İngiliz bilim insanı Frank Milburn Howlett, çay zamanı geldiğinde sivrisineklerin demliğinin etrafında gezdiğini fark etti. Bir deney olarak, gevşek bir gazlı bezi haşereler ile doldurdu ve sıcak su dolu bir test tüpüne yakın bir yere koydu.
1910’da yazdığı bir araştırma makalesinde, tüpten gelen sıcaklık hayvanlara ulaştığında ‘etkileri inanılmazdı’ diye yazdı. Sivrisineklerin suyun sıcaklığının en çok hissedildiği tarafa çekildiklerini görmüş.
Howlett, aynı zamanda sivrisineklerin soğuk-kanlı hayvanlara saldırmadığını ve dolayısıyla onları insanlara çeken şeyin sıcaklık olduğunu gösterdi.
Diğer araştırmalar o zamandan beri birçok ayağın mesafeleri boyunca sivrisineklerin nefes verdiğimiz karbondioksite, verdiğimiz kokulara ve bizi bulmak için görsel ipuçlarına dayandığını göstermiştir. Ancak birkaç inç içine girdiklerinde, vücutlarımızın sıcaklığı onlara rehberlik etmede önemli bir rol oynar.
Sadece birkaç türün dişileri böyle davranıyor. Daha sonradan öğrendiğimize göre, yumurtalarını beslemek için kanımızdaki proteinleri kullanıyorlar. Erkekleri ise sadece meyvelerden ve bitki özlerinden yararlanıyorlar.
Sıcaklık Arama mı veya Soğuktan Kaçma mı?
Geçen yıl, Garrity ve birkaç iş arkadaşı Neuron dergisinde sineklerin antenlerinin ucunda sıcaklığı hisseden sensörler hakkındaki geleneksel düşünceye ters düşen bir yazı yayımladılar.
Geleneksel olarak, bu reseptörlerin sineğin hareketini yönlendirmek için çevrenin sıcak veya soğuk olduğunu anlamak için sıcaklığı ölçen bir termometre gibi davranıldığı düşünülüyordu. Bunun yerine, Garrity ve meslektaşları, reseptörlerin sadece sıcaklığın değişip değişmediğini tespit ettiklerini ve sineklerin her şeyin ısındığını veya soğuduğunu bilmelerini sağladı.
Bu sebeple, Garrity bu sıcaklık sensörlerine “Soğutma ve Isıtma Hücreleri” adını verdi. Bu sensörler o kadar hassas ki, saniyede sıcaklıkta oluşan yüzdelikteki ufak değişiklikleri bile fark edebiliyorlar.
Sineklerin evrimsel akrabaları olan sivrisinekler de bu Soğutma ya da Isıtma Hücreleri’ne sahiptirler.
Haşereleri insan sıcaklığına neyin çektiğini anlamak için böceklerin ısıtma hücrelerine bakmak mantıklı gibi görünse de, Garrity’nin grubu alternatif (ve sezgisel) bir hipotezi düşündü. Belki de, haşereler sıcağa doğru değil, soğuktan uzağa uçuyorlardı. Bu da, soğutma hücrelerine odaklanmayı gerektirirdi.
Science dergisindeki yazıları için Garrity ve arkadaşlarının üzerinde çalıştığı özel soğutma hücreleri IR21a adındaki bir moleküler reseptöre dayanıyorlar. IR, nöronların sinyal iletmesine yardımcı olan bir grup protein olan iyonotropik reseptörü temsil eder. IR21a, haşerenin etrafındaki sıcaklığın düştüğüne dair sinyalin aktarılmasına yardımcı oluyor.
Deneylerinde, araştırmacılar sivrisineklerde IR21a reseptörünü üretmekten sorumlu geni durdurdular. Daha sonra 60 adet mutant haşereyi arka duvarında öz vücut sıcaklığına kadar ısınan (37 derece) ve insan nefesini taklit edecek şekilde içeriye karbon dioksit üfleyen bir tabak olan bir ayakkabı kutusu boyutunda bir kaba yerleştirdiler.
Mutant olmayan sivrisinekler beslenmek için tabağa toplanırken, mutant sivrisinekler tabağı görmezden geldiler. IR21a reseptörü olmadan, kendilerini direkt olarak ortamdaki en sıcak yere yönlendiremediler.
İkinci deneyde, sivrisinekler tel örgüden küçük bir kafese koydular.Kafesin üzerine, araştırmacılar bir tanesi 73 dereceye (oda sıcaklığı) ve diğeri 88 dereceye (bir insan elinin yüzey sıcaklığı) ısıtılmış iki kanla insan kanıyla dolu yerleştirdiler. Aynı düzenekten geçen mutant olmayan sivrisinekler ile karşılaştırıldığında, mutantlar 88 derecelik kan için azaltılmış bir tercih gösterdi.
Dünya mı Daha İyi Oluyor Yoksa Her Şey Daha mı Kötü Oluyor?
Garrity’e göre, IR21a reseptörü sivrisinekler soğuk yerlere doğru hareket ettiklerinde aktifleşiyor. İnsanlar genelde çevrelerinden daha sıcak olduklarından dolayı, sivrisinekler insanlara doğru uçtuklarında IR21a inaktif durumda oluyor. Ancak eğer hayvan yolundan saparsa ve sıcak kanlı avından uzaklaşmaya başlarsa, IR21a tekrar aktifleşiyor ve sadece hayvan yönünü düzelttiğinde kapanıyor.
Sıcaklık değişimini dikkatlice takip etmek, kan damarları vücudumuzdaki en sıcak noktalar olduğundan dolayı, bu hayvanları için bizi nereden ısıracaklarını bulmaları konusunda da çok önemlidir.
Garrity, “IR21a, ‘sinir bozucu bir alarm gibi.’ Dişi sivrisinek daha soğuk iklimlere yöneldiğinde söner. İnsan ararken, sesi kısmak için ne gerekiyorsa yapmaya yönlendirilmiş gibi görünüyorlar.” dedi.
IR21 geni, 400 milyon yıl önce yaşamış bir deniz canlısından kaynaklandı ve sonunda hem modern kabuklulara (ıstakozlar ve yengeçler gibi) hem de böceklere yol açtı.
Modern haşerelerin atası karaya ayak bastığında gen hem sineklerin hem sivrisineklerin ortak atasına aktarıldı. Bu haşerelerin evrimsel yolu 200 milyon yıl önce ayrıldığında her tür IR21a reseptörü için farklı kullanımlar geliştirdi. Sinekler onu soğuktan kaçınmak için, sivrisineklerin sıcaklığı bulmak ve insan kanından beslenmek için kullanıyorlar.
Dipnot: Deney videolarına kaynaktan ulaşabilirsiniz.
Görsel Kaynak: https://newatlas.com/mosquito-micro-needle/55207/