Nu de zomer ten einde loopt, nemen in sommige delen van de Verenigde Staten de gevallen van door muggen overgedragen ziekten toe. In andere regio’s is de dreiging van malaria een steeds hardnekkiger probleem, ook al worden er steeds meer vaccins ontwikkeld. Nieuw onderzoek naar de manier waarop ze paren kan echter helpen bij het ontwikkelen van betere technieken om malaria-dragende muggen onder controle te houden.
Voor mannetjesmuggen – die niet bijten – is het hoge gezoem van de vrouwtjes een sirene die aangeeft dat het tijd is om te paren. Er zit echter nog meer achter dat signaal dan wetenschappers eerst beseften. Wanneer een mens Anopheles coluzzii de mug vangt het geluid op van vrouwtjesspecifieke vleugelslagen, zijn zicht wordt actief. Deze bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een studie die op 30 augustus in het tijdschrift werd gepubliceerd Huidige biologie.
Zwakke punten vinden
Muggen zijn het dodelijkste dier op aarde en verspreiden ziekten zoals knokkelkoorts, het West-Nijlvirus en Oostelijke paardenencefalitis (EEE). De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat beten van geïnfecteerde muggen wereldwijd 219 miljoen gevallen en meer dan 400.000 sterfgevallen per jaar veroorzaken.
Hoewel het zo’n gevaarlijk dier is, hebben deze insecten zwakke punten. Veel muggensoorten hebben een slecht gezichtsvermogen, waaronder Anopheles coluzzii. Deze soort is samen met de belangrijkste verspreider van malaria in Afrika Anopheles stephensi.
[Related: Mosquitoes can sense our body heat.]
In deze nieuwe studie ontdekte een team van onderzoekers dat wanneer een mannetje het gezoem van een vrouwelijke mug hoort, zijn ogen worden “geactiveerd”. Vervolgens scant het visueel een potentiële partner in de buurt. Hoewel A. coluzzii Meestal parend in drukke en overvolle zwermen, kan het mannetje zijn doelwit nog steeds visueel zien. Vervolgens versnelt hij zijn vlucht en zoeft behendig door de zwerm, waarbij hij botsingen met anderen vermijdt.
“We hebben dit ongelooflijk sterke verband gevonden bij mannelijke muggen wanneer ze op zoek zijn naar een partner: ze horen een vleugelslaggeluid op een bepaalde frequentie – het soort dat de vrouwtjes maken – en die stimulus schakelt het visuele systeem in”, studeerde co-auteur Saumya. Gupta, een bioloog aan de Universiteit van Washington, in een verklaring. “Het toont de complexe wisselwerking tussen verschillende sensorische systemen van muggen.”
Met dit nieuwe inzicht in hoe goed hun sensorische systeem de geluiden en bezienswaardigheden van hun partners oppikt, zouden wetenschappers een nieuwe generatie vallen kunnen ontwikkelen die specifiek zijn voor Anopheles muggen die malaria verspreiden.
“Dit geluid is zo aantrekkelijk voor mannen dat het hen ertoe aanzet om in de richting te gaan van wat zij denken dat de bron zou kunnen zijn, of het nu een echte vrouw is of misschien een muggenval”, zei co-auteur en UW-bioloog Jeffrey Riffell in een verklaring. .
Muggenvluchtsimulator
Een paar Anopheles soorten paren in grote zwermen bij zonsondergang. De meeste insecten in deze zwermen zijn mannetjes, met slechts een paar vrouwtjes. Om botsingen te voorkomen en een partner te vinden, moeten mannetjes al hun zintuigen gebruiken.
Om beter te begrijpen hoe de zintuigen van mannelijke muggen samenwerken in deze chaotische zwermen, werkte het team van de Universiteit van Washington samen met wetenschappers van de Universiteit van Wageningen in Nederland, het Instituut voor Gezondheidswetenschappelijk Onderzoek in Burkina Faso en de Universiteit van Montpellier in Frankrijk.
Het team bouwde een miniatuurarena die een gebogen en korrelig scherm gebruikt om de visuele draaikolk na te bootsen die optreedt in een zwerm om te testen hoe individuele mannelijke muggen vliegen. Volgens het team was de arena in wezen een muggenvluchtsimulator. De mug was vastgebonden en kon zich niet vrij bewegen, maar kon nog steeds zien, ruiken en horen, terwijl hij met zijn vleugels klapperde alsof hij vloog. Ze voerden tests uit op tientallen mannen Anopheles coluzzii muggen.
Ze ontdekten dat mannen anders reageerden op een object in hun gezichtsveld op basis van het geluid dat in de arena werd gespeeld. Wanneer een toon speelde met de frequentie waarmee de vleugels van de vrouwelijke muggen in die zwermen sloegen (450 hertz), richtten de mannetjes zich op het object. Toen het team een toon speelde met de frequentie waarmee de mannetjes met hun vleugels sloegen (700 hertz), deden de mannetjesmuggen geen poging zich naar het object te keren.
Daarnaast was ook de afstand van de mug tot het object belangrijk. Als het gesimuleerde object meer dan drie lichaamslengtes verwijderd leek te zijn, zou het er niet naar toe draaien, zelfs niet als er vrouwelijke vluchttonen werden gespeeld.
“Het oplossend vermogen van het muggenoog is ongeveer 1000 keer minder dan het oplossend vermogen van het menselijk oog”, zei Riffell. “Muggen hebben de neiging hun zicht te gebruiken voor meer passief gedrag, zoals het vermijden van andere objecten en het controleren van hun positie.”
Arena-experimenten onthulden ook dat mannetjes een andere reeks subtiele vluchtaanpassingen maakten. Ze veranderden de amplitude en frequentie van hun vleugelslagen als reactie op een object in hun gezichtsveld, zelfs als er geen hoorbare vleugelslaggeluiden waren. Het team veronderstelde dat visueel geleide reacties een reeks voorbereidende manoeuvres kunnen zijn om het object te vermijden. Om dit te testen, filmden ze in het laboratorium alleen mannelijke zwermen. Uit analyses van deze bewegingen bleek dat mannetjes wegtrokken als ze een ander mannetje naderden.
“Wij geloven dat onze resultaten aantonen dat mannetjes visuele nabijheidssignalen gebruiken om botsingen binnen zwermen te voorkomen,” zei Gupta. “Het luisteren naar vrouwelijke vluchttonen lijkt hun gedrag echter dramatisch te veranderen, wat het belang van de integratie van auditieve en visuele informatie suggereert.”
Nieuwe vallen met geluid?
Volgens het team zou dit onderzoek een nieuwe methode voor muggenbestrijding kunnen demonstreren die werkt door zich te richten op de manier waarop muggen auditieve en visuele signalen integreren. De sterke en consistente aantrekkingskracht van visuele signalen wanneer een mannetje een vrouwtje hoort zoemen, zou een zwak punt kunnen zijn dat onderzoekers kunnen benutten bij het ontwerpen van nieuwe muggenvallen.
[Related: How can we control mosquitos? Deactivate their sperm.]
“Muggenzwermen zijn een populair doelwit voor muggenbestrijdingsinspanningen, omdat het echt leidt tot een sterke vermindering van het totale bijten,” zei Riffell. “Maar de huidige maatregelen, zoals insecticiden, worden minder effectief naarmate muggen resistentie ontwikkelen. We hebben nieuwe benaderingen nodig, zoals aas of vallen, die met hoge betrouwbaarheid muggen zullen aantrekken.”