истории

Комаров сжигают лазером, лишают потомства и мучают дабстепом. Теперь ученые придумали еще один способ обезвредить насекомых — графен

Источник: Meduza

Комары, несмотря на свой размер — одни из самых смертоносных существ на планете: по оценкам ученых, они уничтожили почти половину из 108 миллиардов людей, которые когда-либо жили на Земле. Речь идет о масштабных последствиях малярии, которую переносят двукрылые. Сегодня малярией болеют более 200 миллионов человек в год; из них около 435 тысяч (по данным на 2017-й) умирают, причем значительная часть погибших — дети.

Неудивительно, что каждый серьезный научный прорыв — будь то лазеры, искусственный интеллект или технологии редактирования генома, — стимулирует поиск нового решения «комариной проблемы». Рассказываем о способах, которые ученые придумали для обезвреживания комаров, в том числе и самое свежей — графене. Этот вариант предложили исследователи из университета Брауна в США.

Защититься графеном

Материал, за открытие которого Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году, обладает не только уникальной прочностью (примерно в 200 раз прочнее стали), но и очень высокой эластичностью. Это позволяет использовать его в качестве покрытия, например для создания гибких электродов, — или, как в новой работе, в качестве компонента одежды. Как показали авторы, пленка многослойного графена действует не столько как барьер, сколько как камуфляж. Она блокирует исходящие от тела химические сигналы пота и запаха, которые комары используют, чтобы обнаружить человека. 

Чтобы проверить эффективность нового метода, исследователи провели эксперимент: добровольцы помещали в камеру, полную комаров, руку с небольшим участком голой кожи, покрытой марлей, и руку, покрытую пленкой оксида графена. Во втором случае комары не только ни разу не укусили испытуемого — они даже не садились на защищенный графеном участок кожи.

В рамках еще одно эксперимента ученые наносили на поверхность самого графена (а не его оксида) пот. В этом случае комары чувствовали запах и пытались укусить, но не могли — механической прочности углеродной пленки достаточно, чтобы не допустить прокола. Если бы вместо графена использовался его оксид, комары смогли бы сделать укус — оксид графена впитывает воду, становится мягким и не защищает кожу.

Поджечь лазером

Лазер против комаров разработали в 2010 году астрофизики и бывший руководитель Microsoft Натан Мирволд; профинансировал изобретение фонд Билла Гейтса по борьбе с малярией. Установка распознает комаров по движению крыльев и способна даже определять пол насекомых, чтобы убивать только самок, которые и являются переносчиками инфекции. Метод назван революционным, а видео с конференции TED, в котором Мирволд рассказывает об антикомарином лазере, собрало почти миллион просмотров. 

Первоначально устройство разрабатывалось как решение проблемы малярии для стран Африки, однако создатели не смогли удешевить технологию, чтобы она стала доступна массовому потребителю. Кроме того, аппарат требовал электропитания, которое в странах Африки есть далеко не везде. Сейчас устройство планируется использовать для борьбы с комарами в отелях и гостиницах в развитых странах — но речи о борьбе с малярией уже не идет. 

Лишить потомства 

Недавно, с изобретением методов редактирования генома и разработкой технологии генного драйва, у ученых появилась возможность уничтожить малярийных комаров как вид. Технология, вопреки законам классической генетики, позволяет полностью передать гены одного родителя следующему поколению. Это дает возможность выпустить в дикую природу комаров с тонко подобранным генетическим дефектом, который за несколько поколений может распространиться в популяции, что приведет к полной стерильности насекомых и последующему вымиранию вида.

Пока в ООН обсуждается введение моратория на исследования технологии генного драйва из-за его необратимых последствий, ученые готовятся к испытаниям в Буркина-Фасо в Африке. Там планируется выпустить 10 тысяч ГМ- комаров, которые должны стать родителями поколения насекомых без малярии. 

Обмануть светом 

Активность комаров, как и многих других животных, контролируется суточными ритмами. Поэтому вечером или ночью стать жертвой укуса переносчиков малярии Anopheles gambiae существенно более вероятно, чем днем.

Ученые из университета Нотр-Дама предложили использовать эту особенность комаров для защиты людей. Оказалось, что если посветить на насекомых короткими, но яркими вспышками, у насекомых сбиваются циркадные ритмы, они начинают путать день и ночь — и число укусов снижается. У нового метода обнаружился и существенный недостаток: обработка светом, как оказалось, отпугивает комаров лишь на два часа.

Заставить слушать дабстеп

Специалисты Малайзийского университета в Сараваке с коллегами из Японии, Индонезии и Таиланда изучили влияние на насекомых электронной музыки (а конкретно — трека «Scary Monsters and Nice Sprites» от Skrillex). Исследование проводилось на переносчиках лихорадки денге, комарах вида Aedes aegypti.

Оказалось, что животные, которым давали «послушать» электронику, кусались реже, чем те, которым дабстеп не включали. Кроме того, самки комаров спаривались с самцами под музыку значительно реже, чем в тишине, а значит, производили меньше потомства, потенциально зараженного малярией.

К сожалению, авторы умалчивают о методе отбора наиболее репеллентного трека из всего корпуса дабстепа — однако исследование опубликовано не 1 апреля, а в июне 2019 года, причем в относительно известном журнале Acta Tropica.

Напугать и отучить кусаться

Комары, как и высшие животные, способны вырабатывать условные рефлексы. Если насекомые сталкиваются с отрицательными раздражителями (ударами, вибрацией), они запоминают запах обидчика и теряют аппетит, встречаясь с ним в дальнейшем.

Ученые из Университета Вашингтона обнаружили, что после обучения достаточной длительности комары чувствуют запах, который ассоциируется у них с неприятным событием, и не кусают того человека, от которого этот запах исходит. Однако память не на всякий запах оказывается комарам по силам: например, запах крыс они могут научится избегать, но в отношении кур это до сих пор у насекомых не получалось.

Отбить нюх 

Группа ученых из США и Швеции недавно отредактировала геном малярийного комара таким образом, что насекомые потеряли возможность воспринимать запах человеческого пота и даже разучились реагировать на выдыхаемый нами углекислый газ.

Эксперимент показал, что комары-мутанты летели на «приманку» (руку, пахнущую потом) в два раза реже, чем их обычные собратья. Это может существенно помочь борьбе с комарами, так как считается, что запах пота в среднем привлекает примерно на 50% больше насекомых. 

Задобрить сладостями

Чтобы отложить яйца, самкам комаров нужна энергия, и обычно они получают ее, напиваясь кровью млекопитающих или птиц. В недавнем эксперименте итальянских ученых оказалось, что те же молекулярные процессы, которые начинаются в клетках насекомых после «кровавого» стола, происходят (пусть и в меньшем масштабе) после употребления раствора сахарозы.

Комарам, которые получают энергию из сладкого, люди временно становятся не нужны — активность в поиске человека у таких насекомых снижается. Получается, что отвлекать от укусов комаров можно, специально расставляя для них сахарные ловушки. Единственный недостаток такого метода состоит в том, что популяцию комаров это никак не снизит — на следующий год расходы на задабривание насекомых могут многократно возрасти.