'Węszące' plemniki komarów

W plemnikach komarów znaleziono receptory węchowe (ang. odorant receptors, ORs). Są takie same, jak te występujące w układzie węchowym owadów na czułkach.

Naukowcy z Vanderbilt University stwierdzili, że do ekspresji receptorów dochodzi wzdłuż wici, gdzie napędzają one szybki wzrost tempa jej ruchu (bicia).

Odkrycie było dla nas zupełnie niespodziewane. To pierwszy raz, kiedy funkcjonujące owadzie ORs znaleziono w nieczuciowych komórkach bądź tkance. Sądzimy, że to może być zupełnie nowy paradygmat w dziedzinie sposobów regulacji reprodukcji insektów, a jeśli tak, ma szanse doprowadzić do powstania nowego podejścia do kontroli populacji owadów istotnych z medycznego i/lub ekonomicznego punktu widzenia - podkreśla L.J. Zwiebel.

W naturze ewolucja często ponownie wykorzystuje raz wykształcone struktury. Niewykluczone, że receptory węchowe najpierw wyewoluowały w układzie rozrodczym, a potem zostały użyte jako podstawa złożonego układu węchowego komarów.

Samice komarów spółkują tylko raz, a później przechowują spermę w zbiornikach nasiennych. By w ich jajnikach powstały jaja, muszą się odżywiać krwią zwierząt stałocieplnych. Plemniki mogą potrzebować sygnału chemicznego, by przygotować się do zapłodnienia. Istnieją raporty, że w ciągu jednego dnia po inseminacji plemniki zaczynają pływać w zbiornikach nasiennych. Musi występować jeden lub więcej sygnałów aktywujących ten ruch. Nasze odkrycia sugerują, że receptory węchowe mogą być czujnikami, do których one docierają - wyjaśnia prof. Jason Pitts.

Wszystko zaczęło się kilka lat temu, gdy w ciałach samców komarów Anopheles gambiae zauważono niezwykle nasiloną ekspresję grupy receptorów węchowych. Naukowcy się tym zainteresowali, bo były to receptory wykorzystywane przez samice, więc nikt nie spodziewał się takiego odkrycia u samców. Później udało się ustalić, że źródłem receptorów są jądra, a na końcu wskazano na same plemniki.

Odkrycie to jeszcze bardziej zaciekawiło Amerykanów, ponieważ w ramach pewnych badań wspominano o receptorach węchowych ludzkich plemników. Dowody na ich występowanie w ludzkiej spermie są bardzo solidne. Kontrowersyjne jest [jednak] to, czy odgrywają jakąś rolę w naszej reprodukcji - opowiada Pitts.

Pracując nad nowymi i skuteczniejszymi metodami odstraszania komarów, akademicy z Vanderbilt University stworzyli narzędzia do określania funkcjonalności ORs z owadzich plemników. Znaleźli związki chemiczne, które je aktywują i takie, które aktywacji zapobiegają.

Amerykanie stwierdzili, że kiedy plemniki komarów wystawiło się na oddziaływanie aktywatorów ORs oraz wskazówek chemicznych takich jak fenchon, ich wici zaczynały bić o wiele częściej. Plemniki nie reagowały na te same związki, gdy stosowano równoległą ekspozycję na czynniki blokujące receptory węchowe. Badacze zauważyli ponadto, że u pozbawionego działających ORs zmutowanego szczepu A. aegypti również nie dało się w ten sposób aktywować bicia plemników. To przekonujący dowód, że receptory węchowe są zaangażowane w proces rozmnażania - uważa Zwiebel.

Testy wykazały, że cykliczny AMP, który powoduje bicie wicią w plemnikach ssaków, zwiększa także tempo ruchów u plemników komarów. Jego wpływ nie zanikał po zablokowaniu ORs, co oznacza, że jest on powiązany z innym zestawem receptorów.
Naukowcy badali dodatkowo 3 inne gatunki owadów: muszki owocowe (Drosophila melanogaster), azjatyckie komary tygrysie (Aedes albopictus) oraz błonkówki Nasonia vitripennis. Odkryli, że ich plemniki także zawierają ORs. Sugeruje to, że spełniają one ogólniejszą funkcję reprodukcyjną u większości, jeśli nie u wszystkich owadów.

komary plemniki wić bicie receptory węchowe ruch Anopheles gambiae Aedes aegypti Jason Pitts L.J. Zwiebel