蚊は人間の体温を感知できる

蚊は、吸血することで病気を広める驚異的な能力を持つため、世界で最も危険な動物の1つです。科学者チームは、蚊が赤外線検出を使用して人間の熱サインを感知できる可能性があることを発見しました。人間の皮膚とほぼ同じ温度の赤外線放射源から放射されると、蚊が探し出せる宿主の数は2倍になります。実験では、蚊は体臭と二酸化炭素（ _CO2 ）だけを放出する源よりも、体温を放出する源に圧倒的に多く移動しました。蚊が人間の吐き出す二酸化炭素を嗅ぎ分けられることはすでに知られていますが、これは蚊が人間の獲物を追跡するのに役立つもう1つのツールである可能性があります。この発見は、8月21日のネイチャー誌に掲載された研究で説明されています。

「私たちが研究しているネッタイシマカは、人間の宿主を見つけるのが非常に上手です」と、研究の共著者でカリフォルニア大学サンタバーバラ校（UCSB）の分子生物学者ニコラス・ドゥボービアン氏は声明で述べた。「この研究は、蚊がどのようにしてこれを達成するのかという点に新たな光を当てています。」

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血を感知する

蚊の一種であるネッタイシマカは、ジカ熱、黄熱病、デング熱など、年間 10 万件以上の症例を引き起こすウイルスを拡散することで知られています。ハマダラカはマラリアを引き起こす寄生虫を拡散します。世界保健機関の推定によると、マラリアだけでも年間 40 万人以上の死者を出しています。

オスの蚊は無害だが、メスは卵の発育のために血液を必要とする。過去 100 年間、科学者たちは蚊が宿主を見つける方法の解明に時間と労力を費やしてきた。蚊が頼りにする単一の手がかりはないようだ。蚊は実際には、さまざまな距離にある複数の感覚から収集した環境情報を統合している。

「これには、吐き出した息からの_{二酸化炭素}、匂い、視覚、皮膚からの[対流]熱、体からの湿度などが含まれます」と、研究の共著者でUCSBの博士研究員であるアビナッシュ・シャンデル氏は声明で述べた。「しかし、これらの手がかりにはそれぞれ限界があります。」

蚊の視力は弱い。また、宿主である人間の急激な動きや強風によっても追跡が狂う可能性がある。この研究チームは、より信頼性の高い方向指示器を確立できるのではないかと考えた。

熱を加える

蚊は、約 4 インチ以内であれば、皮膚から上昇する熱を感知できるだけでなく、着地時に皮膚温度を直接感知することもできます。この 2 つの感覚は、3 種類の熱伝達のうち 2 つに対応しています。1 つは対流で、熱は空気などの媒体によって奪われます。もう 1 つは伝導で、直接接触することで熱が伝わります。

熱エネルギーは、電磁波に変換されると、より長い距離を移動できるようになります。熱は通常、光スペクトルの赤外線 (IR) 範囲の波に変換されます。これらの IR 波は、当たったものを何でも加熱します。マムシなどの他の動物は、温かい獲物からの熱 IR を感知できます。

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ネッタイシマカにも同様の赤外線感知能力があるかどうかを調べるため、研究チームはメスの蚊をケージに入れ、2 つのゾーンで宿主探索活動を測定した。各ゾーンには、人間の匂いと、人間が吐き出すのと同じ濃度の_{二酸化炭素}が充満していた。ゾーンの 1 つには、皮膚温度の赤外線源も設置した。伝導と対流による熱交換を防ぐため、赤外線源とチャンバーは仕切りで仕切られていた。研究チームは、静脈を探しているかのようにケージの周りをうろつき始めた蚊の数を数えた。

皮膚温度とほぼ同じ華氏93度の熱赤外線を加えると、昆虫の宿主探索活動は2倍になった。研究チームは、赤外線の使用は最大約2.5フィートまで有効であることを発見した。

「この研究で最も印象に残ったのは、IR がいかに強力な手がかりとなるかということでした」と DeBeaubien 氏は言います。「すべてのパラメータが適切に設定できたら、結果は紛れもなく明らかでした。」

TRPA1 は、蚊の赤外線センサーの範囲を約 2.5 フィートまで効果的に拡張します。」

蚊がこの熱を感知できることを突き止めただけでなく、研究チームは蚊がそのためにどの体の部位と生化学物質を使っているかも突き止めました。蚊の触角の先端には、放射線を感知するのに適したペグインピット構造があります。このピットは、伝導熱と対流熱からペグを保護することで機能し、非常に指向性の高い赤外線が侵入して構造を温めます。次に蚊は温度センサーとして機能する温度感受性タンパク質 TRPA1 を使用して赤外線を検出します。

深刻化する問題

気候変動と世界各地への旅行により、ネッタイシマカの生息範囲は熱帯および亜熱帯諸国を超えて拡大しており、蚊に刺されないようにすることがより重要になっています。この蚊は、これまで発見されなかった米国内の場所でも見られるようになりました。最も密集しているのはフロリダ州、テキサス州、アリゾナ州、カリフォルニア州の一部ですが、ルイジアナ州とテキサス州の湾岸、ワシントン DC、ニューヨーク州、インディアナ州、ケンタッキー州にも生息しています。

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この研究は、蚊の個体数を抑制する方法の改善に役立つ可能性があります。1 つの方法としては、蚊取り器に人間の皮膚温度に近い熱源を組み込んで、蚊取り器の効果を高めることが考えられます。また、この研究結果は、ゆったりとした衣服が蚊に刺されにくくなる理由も説明しています。ゆったりとした衣服は、蚊が皮膚に届くのを防ぎ、赤外線が皮膚と衣服の間で拡散するため、蚊はそれを感知できません。

「蚊は体が小さいにもかかわらず、他のどの動物よりも多くの人間の死因となっている」とドゥボービアン氏は言う。「私たちの研究は、蚊がどのように人間を狙うかについての理解を深め、蚊が媒介する病気の伝染を制御するための新たな可能性を提供する。」