Znajdź zawartość

Wkrótce znowu zaczną prześladować nas komary. Walka z nimi trwa od zarania ludzkości. Obecnie jednak jesteśmy coraz lepiej do niej wyposażeni, a nauka przynosi odpowiedzi na kolejne pytania dotyczące tych jednych z najbardziej znienawidzonych owadów. Niedawno informowaliśmy, dlaczego niektórzy ludzie bardziej niż inni przyciągają komary. Teraz naukowcy zabrali się za stworzenie mapy receptorów, które pomagają komarom wykrywać szczególnie atrakcyjne zapachy ludzkiej skóry. Receptory te odgrywają ważną rolę w rozpoznawaniu przez komary ludzi, którzy będą dla nich najbardziej atrakcyjnym źródłem pożywienia. Zrozumienie molekularnych mechanizmów biologicznych wyczuwania zapachów przez komary jest kluczowym elementem do opracowania repelentów i zmniejszenia liczby zachorowań spowodowanych ugryzieniami komarów, mówi główny autor badań, profesor Christopher Potter z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Uczony przypomina, że każdego roku na choroby przenoszone przez komary zapady około 700 milionów ludzi, a czego umiera około 750 000. Podejmowane są różne próby kontrolowania populacji komarów, jednak priorytetem jest opracowanie metod zaburzenia wykrywania ludzi przez komary. Wiemy już, że komary do wykrywania ofiar wykorzystują receptory zapachowe, smakowe i jonotropowe. Najlepiej przebadane zostały receptory zapachowe. To prawdopodobnie one pozwalają komarom odróżnić ludzi od innych zwierząt. Receptory smakowe służą owadom do wykrywania dwutlenku węgla, a za pomocą receptorów jonotropowych komar rozpoznaje kwasy i aminy obecne w ludzkiej skórze. Jak wynika ze wspomnianych już badań, skóra osób wysoce atrakcyjnych dla komarów wytwarza więcej kwasów karboksylowych. Na łamach Cell Reports naukowcy opisali badania nad receptorami w czułkach 10 samic i 10 samców komarów. Co prawda ludzi gryzą samice, ale część badań sugeruje, że samce również są przyciągane przez ludzi. Potter i jego zespół poszukiwali neuronów, w których dochodzi do ekspresji receptorów jonotropowych. Wykorzystali przy tym technikę fluorescencyjej hybrydyzacji in situ. Pozwala ona na wykrywanie w materiale genetycznym interesującej nas sekwencji DNA. Naukowcy zauważyli, że receptory jonotropowe są rozłożone w całych czułkach komarów, ale najwięcej z nich skupionych jest w części dystalnej, najdalszej od głowy. Okazało się jednak, że i w części proksymalnej – najbliższej głowie – zagęszczenie receptorów jonotropowych również jest większe niż gdzie indziej. To pokazuje, jak mówi Potter, że czułki komarów są bardziej złożone niż dotychczas sądzono. Naukowcom udało się też zidentyfikować pary receptorów, które pozwalają przewidzieć, czy receptor jonotropowy reaguje na kwasy czy aminy. Wykorzystując metody inżynierii genetycznej do wizualizowania reakcji receptora Ir41c zauważyli, że odpowiednie neurony są aktywowany przez jedną z amin, ale hamowany przez inną aminę. Potter podejrzewa, że dzięki temu komary mogą precyzyjnie wykrywać zapachy. Podczas przyszłych badań Potter i jego grupa chcą zidentyfikować konkretne receptory jonotropowe, które powodują, że ludzki zapach jest tak atrakcyjny dla komarów. « powrót do artykułu

Naukowcy z University of Washington stworzyli Smellicopter, autonomicznego drona, który wykorzystuje czułki ćmy do nawigowania w stronę źródła zapachu. Takie drony mogłyby dostać się w miejsca niedostępne lub niebezpieczne, lokalizując wyciek gazu, ofiary katastrof, materiały wybuchowe itp. Stworzone przez człowieka czujniki zapachu nie mają najmniejszych szans z naturą, mówi główna autorka badań, doktorantka Melanie Anderson. Dzięki wykorzystaniu w Smellicopterze prawdziwych czułków ćmy mogliśmy skorzystać zarówno z olbrzymiej czułości organizmów naturalnych, jak i z robotycznej platformy, której pracę możemy kontrolować. Komórki w czułkach ćmy wzmacniają sygnały zapachowe. Ćma ma bardzo wydajny mechanizm, pojedyncza molekuła może wywołać reakcję licznych komórek. To niezwykle wydajny, precyzyjny i szybki proces, dodaje profesor Thomas Daniel, promotor Anderson. Naukowcy wykorzystali czułki zawisaka tytoniowego (Manduca sexta). Zwierzęta były usypiane w zamrażarce przed odcięciem czułków. Po usunięciu czułki działały przez cztery godziny, a czas ten można wydłużyć utrzymując je w niskiej temperaturze. Do czułków dołączono okablowanie podłączone do obwodu elektrycznego. W ten sposób można było mierzyć uśredniony sygnał przekazywany przez wszystkie komórki czułków. Takie urządzenie porównano z wydajnością całkowicie sztucznego czujnika zapachów. Okazało się, że ten przygotowany na potrzeby Smellicoptera działa znacznie szybciej. Podstawą do zbudowania Smellicopetera był niewielki opensource'owy dron z czterema wirnikami, do którego użytkownik może dodawać nowe elementy. Uczeni wyposażyli go w dwa dodatkowe stateczniki, dzięki którym był ciągle skierowany pod wiatr. Z robotycznego punktu widzenia, to genialne rozwiązanie. Klasyczne podejście do robotyki zakłada dodawanie kolejnych czujników i ewentualnie stworzenie wymyślnego algorytmu lub maszynowego uczenia się do wyczuwania kierunku wiatru. A tu okazuje się, że wystarczy dodać stateczniki, stwierdza współautor badań profesor Sawyer Fuller. Również sposób pracy Smellicoptera jest bardzo prosty. Naukowcy określają tylko pewien zakres sygnałów, których ma poszukiwać. Wypuszczony z ręki dron najpierw leci w lewo na określoną odległość. Jeśli jego drogi nie przetnie żaden zapach mieszczący się w zakresie, zawraca i leci w prawo. Gdy zaś trafi na zapach, leci w jego kierunku. Dzięki czterem czujnikom na podczerwień, z których każdy próbkuje otoczenie 10 razy na sekundę, dron potrafi omijać przeszkody. Ponadto Smellicopter nie korzysta z GPS-a a z niewielkiej kamery. Widzi więc otoczenie, dzięki czemu może pracować w pomieszczeniach, pod ziemią czy w rurociągach. W czasie testów naukowcy wykorzystali fakt, że czułki ćmy w sposób naturalny są wrażliwe na zapachy kwiatów. Jednak naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości uda się całość dostroić do innych zapachów, jak np. dwutlenek węgla wydychany przez osobę uwięzioną pod gruzami czy sygnatury chemiczne środków wybuchowych. Odnajdowanie źródła zapachu to idealne zadanie dla niewielkich dronów. Duże urządzenia są w stanie zabrać na pokład całą masę czujników i za ich pomocą budować mapę otoczenia. W małej skali tego nie robimy. Jedyne, czego potrzebujemy, by odnaleźć źródło zapachu to możliwość ustawienia się w jego kierunku i omijania przeszkód. Nie musimy mieć do tego zaawansowanych czujników. Wystarczy czujnik zapachu. A Smellicopter jest w tym naprawdę dobry, mówi Fuller. « powrót do artykułu