6 Şubat’ta Bilim’deki bir makalede biyoloji profesörü Paul Garrity, öğrenci Chloe Greppi, doktora sonrası arkadaşı Willem Laursen ve birçok meslektaşı, sivrisineklerin insanları bulmak ve sokmak için insan sıcaklığına nasıl odaklandıklarının önemli bir bölümünü çözdüklerini bildirdi.
Çeviren: Simge Şahin
Sivrisinekler gezegenin en ölümcül hayvanlarından biridir. Her yıl yüz binlerce insan sivrisinekler tarafından taşınanan sıtma, dang, Batı Nil virüsü ve sarı humma gibi hastalıklardan ölmektedir. Diğer 200 milyon kişiye de bu hastalıklar bulaşmıştır, belirtilerden muzdariplerdir.
Bu keşif bir gün böceklerin sıcaklık sensörlerini kandırabilme veya ortadan kaldırabilme, böylece hastalıkları yaymalarını önleyebilme olasılığına dayanmaktadır.
Kısa bir tarih dersi
20. yüzyılın başlarında Hindistan’da hizmet eden İngiliz bilim insanı Frank Milburn Howlett, sivrisineklerin her zaman çay zamanında çaydanlığının etrafında dolaştığını fark etti. Bir deney olarak bol ince tül bir çantayı böceklerle doldurdu ve sıcak suyla dolu bir test tüpünün yanına yerleştirdi. Deney tüpünden gelen sıcaklık hayvanlara ulaştığında etki çok ilginçti. Sivrisinekler torbanın yükselen sıcak havaya en yakın olan tarafına çekildiler.
Howlett ayrıca onları insanlara çeken şeyin vücut ısısı olduğunu öne sürerek sivrisineklerin soğukkanlı hayvanlara saldırmadığını da gözlemledi.
Diğer araştırmalar sivrisineklerin bizi bulmak için nefes verdiğimiz karbondioksite, yaydığımız kokulara ve görsel ipuçlarına dayandığını göstermiştir. Ancak daha derine indiğimizde vücutlarımızın sıcaklığı onlara rehberlik etmede önemli bir rol oynamaktadır.
Sadece dişi sivrisinekler bu şekilde davranmaktadır. Daha sonra öğrenildiği gibi, yumurtalarını beslemek için kanımızdaki proteini kullanmaktadırlar. Erkekler sadece meyve ve bitki özlerinden beslenmektedirler.
Sıcaklık mı arıyorlar yoksa soğuktan mı kaçınıyorlar?
Geçen yıl Garrity ve birkaç meslektaşı Neuron dergisinde sineklerin antenlerinin ucundaki sıcaklık algılama reseptörleri hakkında bilinen düşünceyi altüst eden bir makale yayınladı. Bilindiği üzere bu reseptörlerin çevrenin sıcak veya soğuk olup olmadığını bildirmek için çevrenin sıcaklığını alarak termometreler gibi davrandıkları düşünülmüştür. Bunun yerine Garrity ve meslektaşları reseptörlerin, sineklerin nesnelerin ısındığını ya da soğuduğunu bilmelerini sağlayarak sadece sıcaklığın değişip değişmediğini saptadıklarını keşfetti. Bu nedenle Garrity bu sıcaklık sensörlerini Soğutma Hücreleri ve Isıtma Hücreleri olarak yeniden adlandırdı. Bu hücreler çok hassastırlar, saniyede birkaç derece sıcaklık değişimini saptayabilirler.
Sineklerin yakın evrimsel akrabaları olan sivrisinekler de soğutma hücrelerine ve ısıtma hücrelerine sahiptir.
Böceklerin ısıtma hücrelerine bakmak onları insan sıcaklığına neyin çektiğini anlamak için mantıklı görünse de Garrity’nin grubu bunu mantık dışı bir hipotez olarak kabul etti. Belki böcekler ısıya doğru uçmuyordu, belki de soğuktan kaçıyorlardı. Bu, odaklanılması gerekenin soğutma hücreleri olduğu anlamına gelir.
Garrity ve arkadaşları IR21a olarak adlandırılan moleküler bir reseptöre güveniyor. IR, nöronların sinyal iletmesine yardımcı olan bir grup protein olan iyonotropik reseptörü temsil eder. IR21a, böceğin etrafındaki sıcaklığın düştüğüne dair sinyalin iletimine olanak sağlar.
Bunu nasıl yaptılar?
Araştırmacılar deneylerinde IR21a reseptörünün üretilmesinden sorumlu olan sivrisinek genini ortadan kaldırdılar. Daha sonra bu mutant böceklerin yaklaşık 60’ını arkasında vücut sıcaklığına yakın derece ısıtılan bir plakayla ayakkabı kutusu büyüklüğünde bir kaba yerleştirdiler ve insan nefesini taklit etmek için karbondioksit üflediler.
Mutant olmayan sivrisinekler hızla vücut ısısı plakası üzerinde toplanırken mutant sivrisinekler plakayı büyük ölçüde görmezden geldi. R21a reseptörü olmadan kendilerini yakınlarındaki en sıcak noktaya yönlendiremediler.
İkinci bir deneyde sivrisinekler küçük bir kafese konuldu. Araştırmacılar kafesin üzerine bir tanesi 26 derece (oda sıcaklığı) ve diğeri 37 derece (bir insan elinin yüzey sıcaklığı) kadar ısıtılmış insan kanıyla dolu iki şişe yerleştirdiler. Aynı düzenekten geçen mutant olmayan sivrisinekler ile karşılaştırıldığında mutantlar 26 derece ısıtılmış kan için daha az rağbet gösterdi.
Dünya mı düzeliyor yoksa gidişat mı kötüleşiyor?
Garrity’ye göre sivrisinekler daha soğuk bir yöne doğru hareket ettiğinde IR21a reseptörü etkinleştirilir. İnsanlar genellikle çevrelerinden daha sıcak olduğu için bir sivrisineğin insana yaklaşımı IR21a’nın sessiz olduğu anlamına gelir. Fakat eğer hayvan rotasından sapar ve sıcak kanlı avından uzaklaşmaya başlarsa IR21a aktive olur, sadece böceğin rotası düzeldiğinde kapanır.
Sonuç olarak sıcaklık değişimini izlemek, bu hayvanların bizi tam olarak nereden ısırması gerektiğini belirlemesine yardımcı olmak için son derece yararlıdır çünkü kan damarları cildimizdeki en sıcak noktadır.
Garrity, IR21a’nın “rahatsız edici bir alarm” gibi davrandığını söyledi: ”Dişi sivrisinek daha soğuk yerlere yöneldiğinde çalışmaz. İnsanları ararken sesi kapatmak için ne gerekiyorsa yapmaya sürükleniyor gibi görünüyorlar.”
Her şey nasıl başladı?
IR21 geni 400 milyon yıl önce yaşamış bir deniz canlısından doğdu ve sonunda hem modern kabuklularda (ıstakozlar ve yengeçler gibi) hem de böceklerde ortaya çıktı.
Modern böceklerin ataları nihayet karaya ayak basmaya cesaret ettiğinde gen hem sineklerin hem de sivrisineklerin ortak atalarına geçti. Bu böceklerin evrimsel yörüngeleri yaklaşık 200 milyon yıl önce ayrıldığında her tür IR21a reseptörü için farklı kullanımlar geliştirdi. Sinekler sıcaklıktan kaçınmak için, sivrisinekler ise ısı bulmak ve insan kanından beslenmek için kullanmaktadırlar.
