Mengapa nyamuk memilih manusia?

[Aldzuari]

Mengapa nyamuk memilih manusia untuk digigit, bukan ayam atau sapi?

 

N

Apa tujuan penambahan hormon eksogen dalam medium kultur jaringan?

Bagaimana nyamuk bisa mencium bau manusia?

[Sandyj]

Nyamuk betina yang menggigit manusia, sedangkan nyamuk jantun meminum cairan bunga.

 

[Abdul]

Sebagian besar dari 3.000+ spesies nyamuk bersifat oportunistik, tetapi para peneliti paling tertarik pada nyamuk yang oleh para ilmuwan disebut 'vektor penyakit' -- pembawa penyakit yang menjangkiti manusia -- beberapa di antaranya telah berevolusi untuk menggigit manusia hampir secara eksklusif. Seorang ahli sedang mencoba memahami bagaimana otak dan genom nyamuk ini berevolusi untuk membuat mereka berspesialisasi pada manusia -- termasuk bagaimana mereka dapat membedakan kita dari mamalia lain dengan sangat efektif.

Bagaimana dan mengapa nyamuk tertarik pada manusia?​

Hanya sedikit hewan yang berspesialisasi secara menyeluruh seperti nyamuk yang membawa penyakit seperti Zika, malaria, dan demam berdarah.

Faktanya, dari lebih dari 3.000 spesies nyamuk di dunia, sebagian besar adalah oportunistik, kata McBride, asisten profesor ekologi dan biologi evolusioner dan Princeton Neuroscience Institute. Mereka mungkin penggigit mamalia, atau penggigit burung, dengan preferensi ringan untuk berbagai spesies dalam kategori tersebut, tetapi sebagian besar nyamuk tidak sepenuhnya sembarangan atau spesifik spesies. Tetapi McBride paling tertarik pada nyamuk yang oleh para ilmuwan disebut "vektor penyakit" -- pembawa penyakit yang menyerang manusia -- beberapa di antaranya telah berevolusi untuk menggigit manusia hampir secara eksklusif.

Ia mempelajari beberapa nyamuk pembawa penyakit, di antaranya Aedes aegypti, yang merupakan vektor utama demam berdarah, Zika dan demam kuning, serta Culex pipiens, yang membawa virus West Nile. 'A. aegypti' berspesialisasi pada manusia, sedangkan C. pipiens kurang terspesialisasi, memungkinkannya menularkan West Nile dari burung ke manusia.

"Para spesialis yang cenderung menjadi vektor penyakit dengan sangat baik, untuk alasan yang jelas: Mereka menggigit banyak manusia," kata McBride. Dia mencoba memahami bagaimana otak dan genom nyamuk ini berspesialisasi pada manusia -- termasuk bagaimana mereka dapat membedakan kita dari mamalia lain dengan sangat efektif.

Untuk membantunya memahami apa yang menarik nyamuk khusus manusia kepada kita, McBride membandingkan perilaku, genetika, dan otak nyamuk Zika dengan galur Afrika dari spesies yang sama yang tidak berspesialisasi pada manusia.

Dalam satu penelitian, dia menyelidiki bagaimana otak hewan menafsirkan aroma kompleks. Itu adalah proposisi yang lebih rumit daripada yang pertama kali muncul, karena bau manusia terdiri dari lebih dari 100 senyawa berbeda -- dan senyawa yang sama, dalam rasio yang sedikit berbeda, terdapat di sebagian besar mamalia.

"Tidak satu pun dari bahan kimia itu yang menarik nyamuk dengan sendirinya, jadi nyamuk harus mengenali rasionya, campuran yang tepat dari komponen yang mendefinisikan bau manusia," kata McBride. "Jadi bagaimana otak mereka mengetahuinya?"

Dia juga mempelajari kombinasi senyawa apa yang menarik nyamuk. Itu bisa mengarah pada umpan yang menarik nyamuk ke perangkap mematikan, atau penolak yang mengganggu sinyal.

Sebagian besar penelitian nyamuk dalam beberapa dekade terakhir adalah eksperimen perilaku, yang sangat padat karya, kata McBride. "Anda memberi mereka bau dan berkata, 'Apakah Anda suka ini?' dan bahkan dengan lima senyawa, jumlah permutasi yang harus Anda lalui untuk mengetahui dengan tepat berapa rasio yang tepat -- sangat banyak." Dengan 15 atau 20 senyawa, jumlah permutasi meroket, dan bahkan hingga 100.

Untuk menguji preferensi bau nyamuk, laboratorium McBride terutama menggunakan babi guinea, mamalia kecil dengan campuran berbeda dari 100 senyawa bau manusia yang sama. Para peneliti mengumpulkan bau mereka dengan meniupkan udara ke tubuh mereka, dan mereka kemudian memberi nyamuk pilihan antara eau de guinea pig dan lengan manusia. Nyamuk A. aegypti "domestik" khusus manusia akan pergi ke lengan 90 hingga 95 persen dari waktu, kata McBride, tetapi nyamuk A. aegypti "hutan" Afrika lebih cenderung terbang ke arah aroma babi guinea.

Dalam eksperimen lain baru-baru ini, Meredith Mihalopoulos dari Kelas 2018 merekrut tujuh sukarelawan dan melakukan "tes preferensi" dengan nyamuk A. aegypti hutan dan domestik. Dia membiarkan nyamuk memilih antara dirinya dan masing-masing sukarelawan, menemukan bahwa beberapa orang lebih menarik bagi serangga daripada yang lain. Kemudian Alexis Kriete, seorang spesialis penelitian di laboratorium McBride, menganalisis bau semua peserta. Mereka menunjukkan bahwa sementara senyawa yang sama hadir, setiap manusia lebih mirip satu sama lain daripada dengan kelinci percobaan.

"Tidak ada yang benar-benar unik tentang bau binatang apa pun," kata McBride. "Tidak ada satu pun senyawa yang menjadi ciri spesies babi guinea. Untuk mengenali suatu spesies, Anda harus mengenali campurannya."

Laboratorium McBride akan berkembang untuk memasukkan mamalia dan burung lain dalam penelitian mereka. Mahasiswa pascasarjana Jessica Zung bekerja dengan pertanian dan kebun binatang untuk mengumpulkan sampel rambut, bulu, dan wol dari 50 spesies hewan. Dia berharap untuk mengekstrak bau dari mereka dan menganalisis bau di fasilitas Universitas Rutgers yang memisahkan bau dan mengidentifikasi rasio senyawa. Dengan memasukkan profil bau mereka ke dalam model komputasi, dia dan McBride berharap untuk memahami bagaimana sebenarnya nyamuk berevolusi untuk membedakan manusia dari hewan non-manusia.

Mahasiswa pascasarjana McBride, Zhilei Zhao, sedang mengembangkan pendekatan yang sepenuhnya baru: mencitrakan otak nyamuk dengan resolusi sangat tinggi untuk mengetahui bagaimana nyamuk mengidentifikasi korban berikutnya. "Kombinasi sinyal saraf apa di otak yang menyebabkan nyamuk tertarik atau menolak?" tanya McBride. "Jika kita bisa mengetahuinya, maka itu sepele untuk menyaring campuran yang bisa menarik atau penolak. Anda menempatkan nyamuk di sana, membuka kepalanya, membayangkan otaknya, mengeluarkan satu demi satu aroma dan menonton: Apakah itu mengenai kombinasi neuron yang tepat?"

Kunci untuk penelitian itu adalah peralatan pencitraan yang disediakan oleh Princeton's Bezos Center for Neural Circuit Dynamics, kata McBride. "Kita bisa berjalan ke sana dan mengatakan kita ingin membayangkan ini, pada resolusi ini, dengan orientasi ini, dan beberapa bulan kemudian, mikroskop dibuat," katanya. "Kita bisa saja membeli mikroskop yang dijual bebas, tapi itu akan menjadi jauh lebih lambat dan kurang bertenaga. Bantuan dari Stephan Thiberge, direktur Bezos Center, sangat penting bagi kami."

McBride memulai karir biologinya dengan mempelajari evolusi kupu-kupu, tetapi dia terpikat pada nyamuk vektor penyakit karena betapa mudahnya mereka berkembang biak di laboratorium. Sementara kupu-kupu yang dipelajari McBride membutuhkan waktu satu tahun untuk berkembang, nyamuk A. aegypti dapat menjalani seluruh siklus hidup dalam tiga minggu, memungkinkan eksperimen genetik yang cepat berubah.

"Itulah yang pertama kali membuat saya tertarik pada nyamuk," kata McBride. "Salah satu kejutan bagi saya adalah betapa memuaskannya bahwa mereka berdampak pada kesehatan manusia. Itu jelas bukan alasan saya masuk ke biologi -- saya mempelajari burung dan kupu-kupu di pegunungan, sejauh mungkin dari manusia. Tapi saya sangat menghargai elemen nyamuk itu sekarang.

"Tapi yang masih menarik adalah betapa mudahnya kita memanipulasi nyamuk untuk menguji hipotesis tentang bagaimana perilaku baru berkembang," lanjutnya. "Kita dapat membuat galur transgenik, kita dapat melumpuhkan gen, kita dapat mengaktifkan neuron dengan cahaya. Semua hal ini telah dilakukan dalam sistem model, seperti tikus dan lalat, tetapi tidak pernah pada organisme non-model, tidak pernah pada organisme -- Saya menunjukkan bias saya di sini -- dengan ekologi dan evolusi yang begitu menarik."

Sumber: Why do mosquitoes choose us? Lindy McBride is on the case. Diterjemahkan apa adanya, dengan sedikit penyesuaian. Teks asli dapat Anda baca dengan mengikuti tautan sumber.