Alle zanzare piace caldo

Individuano le vittime basandosi su tre stimoli a diverse distanze: odore, vista e calore

[17 luglio 2015]

Zanzare Caltech

Anche in questa torrida estate facciamo del nostro meglio per tenere lontano le zanzare, dagli spray repellenti sulla nostra pelle agli zampironi, dalle zanzariere alle finestre alle candele alla citronella, ma secondo lo studio “Mosquitoes Use Vision to Associate Odor Plumes with Thermal Targets”, pubblicato da un team di biologi del California Institute of Technology (Caltech) e dell’università di Washington su Current Biology, tutto questo tiene a bada le zanzare solo per un po’, perché questi fastidiosi insetti si sono evoluti per utilizzare tre metodi di “caccia”: visivo, olfattivo e termico per trovare i loro bersagli animali e umani

Alla Divisione biologia e bioingegneria del Caltech spiegano che «Quando una zanzara femmina adulta ha bisogno di un pasto di sangue per nutrire i suoi piccoli, cerca un spesso un essere umano ospite. Molti insetti, zanzare comprese, sono attratti dall’odore del biossido di carbonio (CO2), un gas che gli esseri umani e gli altri animali espirano naturalmente. Tuttavia, le zanzare possono anche raccogliere altri indizi che segnalano che un essere umano si trova nelle vicinanze. Usano la loro vista per individuare un ospite e le informazioni sensoriali termiche per rilevare il calore corporeo».

Ma come fanno le zanzare a mettere insieme le informazioni per tracciare il percorso verso il loro prossimo pasto? Per scoprirlo i ricercatori americani hanno messo delle zanzare femmine fertilizzate e affamate in una galleria del vento dove tenevano sotto controllo indipendentemente i tre diversi segnali sensoriali.  In una serie di esperimenti, nel tunnel è stato iniettato un soffio di CO2 che imitava il segnale creato dal respiro di un essere umano. In esperimenti di controllo, il pennacchio aveva una bassa concentrazione di CO2. Per  ogni esperimento, i ricercatori hanno rilasciato 20 zanzare nella galleria del vento ed hanno utilizzato  videocamere e software 3-D di monitoraggio per seguire i loro percorsi.

Come previsto, le zanzare si dirigevano verso l’emissione ricca di CO2 ed ignoravano il pennacchio d’aria.

Floris van Breugel del Caltech, principale autore dello studio,  spiega ancora: «In un precedente esperimento con i moscerini della frutta, avevamo scoperto che l’esposizione ad un odore attraente portava gli animali ad essere più attratti dalle caratteristiche visive. Questa è stata una nuova scoperta per i moscerini e avevamo il  sospetto che le zanzare potessero mostrare un comportamento simile. Cioè, abbiamo previsto che quando le zanzare vengono esposte alla CO2, che è un indicatore della presenza di un ospite nelle vicinanze, avrebbero anche passato molto  tempo a svolazzare  vicino ad oggetti ad alto contrasto, come ad esempio un oggetto nero su uno sfondo neutro».”

Per verificare questa ipotesi, il team di van Breugel ha rifatto lo stesso esperimento con la CO2, ma questa volta sul pavimento della galleria del vento era stato messo un oggetto scuro ed  hanno scoperto che, in presenza dei pennacchi di biossido di carbonio, le zanzare sono attratte da un oggetto scuro ad alto contrasto. E che «o. Nella galleria del vento senza pennacchi di CO2, gli insetti ignorano  del tutto l’oggetto oscuro. Per dice van Breugel questo è particolarmente interessante perché il pennacchio di CO2 più  vicino a quell’oggetto si trovava a circa 10 centimetri di distanza. Ciò significa che sentono l’odore di CO2, poi se ne vanno verso  il pennacchio e alcuni secondi dopo continuano a volare verso questo piccolo oggetto. Così si potrebbe pensare a questo come un tipo di memoria o effetto duraturo».

Poi i ricercatori hanno voluto vedere se le zanzare utilizzano anche il calore per scegliere le loro prede «E’ difficile da verificare – dice van Breugel – Ovviamente, sapevamo che se c’è un oggetto, caldo o freddo,  in presenza di un pennacchio di CO2, voleranno verso di esso, perché lo vedono. Così abbiamo dovuto trovare un modo per separare l’attrazione visiva dall’attrazione termica». Per farlo, i ricercatori hanno costruito due oggetti di vetro trasparenti che sono stati rivestiti con una sostanza chimica che ha consentito di riscaldarli a qualsiasi temperatura desiderata. Hanno quindi riscaldato  alcuni oggetti a 37 gradi Celsius (all’incirca la temperatura del corpo umano) e li hanno collocati sul pavimento della galleria del vento con e senza pennacchi di CO2, quindi hanno osservato il comportamento delle zanzare. E’ così che hanno scoperto che le zanzare preferiscono gli oggetti caldi ma che, contrariamente dall’attrazione visiva delle zanzare agli oggetti, la preferenza per il caldo  non dipende dalla presenza di CO2.

“Questi esperimenti dimostrano che l’attrazione di un elemento visivo e l’attrazione di un oggetto caldo sono separati. Essi sono indipendenti, e che non devono accadere in ordine, ma lo fanno spesso avvengono in questo ordine particolare a causa della disposizione spaziale degli stimoli:. una zanzara può vedere una caratteristica visiva da molto più lontano, in modo che ciò accada prima Solo quando la zanzara si avvicina ci si rileva la firma termica di un oggetto “, dice van Breugel.

Le informazioni raccolte con tutti questi esperimenti hanno permesso ai ricercatori di creare un modello di come la zanzara trova il suo ospite a  distanze diverse e sono arrivati alla conclusione che la CO2 serve ad individuare la preda da 10 a 50 metri di distanza,  tra i 5 e i 15 metri le zanzare cominciano a vedere l’ospite e poi, guidate dai segnali visivi, da meno di un metro di distanza, rilevano  il calore corporeo dell’ospite.

Michael Dickinson, anche lui del Caltech, sottolinea che «Capire come il cervello combina le informazioni provenienti da sensi diversi a prende decisioni appropriate è una delle sfide centrali nel campo delle neuroscienze. I nostri esperimenti suggeriscono che le zanzare femmine hanno un modo piuttosto elegante ricercare il cibo. Si  limitano a prestare attenzione alle caratteristiche visive, dopo rilevano un odore che indica la presenza di un ospite nelle vicinanze. Questo le aiuta a garantire di non sprecare tempo indagando su falsi bersagli, come rocce e vegetazione. La nostra prossima sfida è quella di scoprire i circuiti del cervello che permettono a un odore di cambiare così profondamente il modo in cui rispondono a una immagine visiva».

Lo studio fornisce ai ricercatori con nuove interessanti informazioni sul comportamento degli insetti e può anche aiutare l’industria a progettare trappole migliori per zanzare, ma è preoccupante per chi spera di evitare le punture di zanzara. «Anche se fosse possibile trattenere il respiro a tempo indeterminato – concludono gli autori – un altro respiro umano, o anche stare a molti metri sottovento, creerebbe un pennacchio di CO2 potrebbe portare le zanzare abbastanza vicino a voi da poter catturare la vostra firma visiva. La difesa più forte è dunque quello di diventare invisibile, o almeno visivamente mimetizzato. Anche in questo caso, però, le zanzare potrebbero ancora localizzarvi  attraverso il tracciamento della firma termica del vostro corpo… La natura indipendente ed iterativa dei riflessi senso-motori rende quella delle zanzare che cercano un ospite una strategia fastidiosamente robusta». .