Abendpicknicks in einem Park, Biere bei Sonnenuntergang am See und warme Nächte bei geöffneten Fenstern sind nur einige der Freuden des Hochsommers. Aber als die Dämmerung hereinbricht, rührt sich eine der wütendsten Kreaturen auf dem Planeten: die Mücke. Outdoor-Aktivitäten werden in einem knöchelkratzenden Rausch aufgegeben und der Schlaf wird gestört, als wir unglücklich auf die jammernde Quelle unserer Qual klatschen.
Verwandte Inhalte
- Die Megastädte der Welt machen Dengue-Fieber tödlicher
- Dieses süß riechende Kraut kann Mücken abwehren
- Gene machen manche Menschen attraktiver für Mücken
- Könnten gentechnisch veränderte Mücken die Ausbreitung eines Tropenvirus ermöglichen?
Natürlich sind all diese Beschwerden nichts im Vergleich zu den Schäden, die Mücken als Überträger von Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber oder Gelbfieber anrichten. Laut der Weltgesundheitsorganisation verursacht allein das durch Mücken übertragene Gelbfieber mehr als 30.000 Todesfälle pro Jahr.
Aber jetzt, im andauernden Kampf zwischen Mensch und Mücke, haben wir vielleicht die Oberhand gewonnen. Wissenschaftler der Texas A & M University glauben, dass sie einen Weg gefunden haben, die Blutsauger zu überlisten, indem sie sie dazu gebracht haben, uns nicht zu beißen, und ihre Hauptverbündeten in dieser List sind die Milliarden von Bakterien, die auf unserer Haut leben.
Bakterien "reden" über ein chemisches System namens Quorum Sensing miteinander. Diese Kommunikation von Zelle zu Zelle wird verwendet, um bestimmte Verhaltensweisen innerhalb einer Gemeinschaft zu kontrollieren oder zu verhindern, wie z. B. das Schwärmen oder die Erzeugung von Biofilm, wie die Bildung von Plaque auf unseren Zähnen. Um ein Gespräch zu beginnen, produzieren Bakterien Verbindungen, die spezifische biochemische Botschaften enthalten. Je mehr dieser Verbindungen produziert werden, desto konzentrierter wird die Nachricht, bis sie eine Schwelle erreicht, die eine Gruppenantwort hervorruft. Es ist wahrscheinlicher, dass Verhaltensweisen auftreten, wenn die Nachricht "lauter" wird - und das macht es für andere Organismen einfach, das bakterielle Geschwätz zu belauschen.
"Sogar Menschen reagieren auf Quorum-Sensing-Moleküle", sagt Jeffery K. Tomberlin, ein Verhaltensökologe bei Texas A & M keine gute Umgebung. “
Betritt die Mücke. Frühere Arbeiten legen nahe, dass Faktoren wie das von uns ausgeatmete Kohlendioxidvolumen, die Körpertemperatur, der Körpergeruch und sogar die Farbe unserer Kleidung Einfluss darauf haben, wie attraktiv wir für blutrünstige Insekten sind. Laut Tomberlin können sich Mücken auch mit Hilfe von Chemorezeptoren auf ihren Antennen in bakterielle Kommunikationssysteme einhacken, ähnlich wie Code-Breaker aus dem Zweiten Weltkrieg, die eine verschlüsselte Übertragung abfangen: „Ihr Radarsystem ist äußerst empfindlich und kann diese auftretenden Nachrichten auffangen. Und sie haben die Ausrüstung, mit der sie diese Nachrichten unterbrechen können “, sagt er.
Evolutionär gesehen hat Quorum Sensing immer in der Natur stattgefunden, und Mücken haben die Fähigkeit entwickelt, diese Kommunikationswege durch natürliche Selektion wahrzunehmen. Moskitos profitieren von diesem Hacking, indem sie Informationen über die Qualität eines Blutwirtes sammeln und selektiv entscheiden, wen sie anvisieren. Die bakteriellen Kommunikationswege entwickeln sich jedoch weiter und führen zu einem Wettlauf zwischen konkurrierenden Organismen. Auf der einen Seite produzieren Bakterien Botschaften, auf der anderen versuchen Mücken, diese zu interpretieren.
„Ihr Gegner ändert immer die Verschlüsselung seines Codes. Sie müssen diesen Code brechen, und Ihr Überleben hängt davon ab “, sagt Tomberlin. Da Tomberlin und seine Kollegen von Texas A & M, darunter Craig Coates, Tawni Crippen und der Diplomforscher Xinyang Zhang, wissen, dass mikrobielle Kommunikation die Anziehungskraft von Mücken beeinträchtigen kann, haben sie jetzt gezeigt, dass Menschen in der Lage sein können, die Hacker zu hacken und Einfluss darauf zu nehmen, ob Mücken uns beißen.
Staphylococcus epidermidis ist eine von mehr als tausend Bakterienarten, die häufig auf der menschlichen Haut vorkommen. Das Team verwendete eine mutierte Form von S. epidermidis, bei der der genetische Mechanismus, der das Quorum-Sensing-System codiert, gelöscht wurde. Da die biochemischen Wege der Bakterien gestört waren, konnten die "Überwachungsgeräte" der Mücken nicht mehr lauschen.
Eine mikroskopische Ansicht der gemeinsamen Hautbakterien Staphylococcus epidermidis . (David Scharf / Corbis) Das Team führte dann eine Reihe von Experimenten mit Blutspendern durch, die mit einem sterilen Tuch überzogen waren, das entweder mit den zum Schweigen gebrachten Mutanten oder mit nicht modifizierten Wildtyp-Bakterien behandelt worden war. Das Team verglich die Attraktivität der Feeder mit der weiblichen Aedes aegypti- Mücke, dem Hauptüberträger von Gelbfieber.
Die Blutspender bestanden aus einem mit einem Paraffinfilm versiegelten Kulturkolben, in den die Mücken eindringen konnten. Ein Millimeter Kaninchenblut wurde zwischen den Film und den Kulturkolben injiziert, und warmes Wasser wurde durch den Kolben gepumpt, um das Blut auf der durchschnittlichen Körpertemperatur zu halten. Das Team stellte Futterkörbe in transparente Plastikkäfige mit 50 Mücken und ließ sie 15 Minuten lang in den Käfigen. Sie zeichneten das Verhalten der Insekten auf Video auf und konnten so die Anzahl der Mücken pro Minute zählen.
Das Team testete verschiedene Szenarien, z. B. das Einbringen von mit Wildtyp- oder mutierten Bakterien behandelten Blutspendern in getrennte Käfige und das gleichzeitige Einbringen beider Bakterienarten in denselben Käfig. Wenn man die Wahl hatte, „wurden doppelt so viele Mücken vom Wildtyp auf dem Blutspender angezogen als von der Mutante auf dem Blutspender“, sagt Tomberlin.
Basierend auf diesen Erkenntnissen, die derzeit für die Einreichung bei PLOS One vorbereitet werden, geht das Team davon aus, dass die Hemmung der bakteriellen Kommunikation zu neuen Methoden zur Abwehr von Mücken führen könnte, die sicherer sind als aggressive chemische Repellentien wie DEET. Dies könnte wichtige Auswirkungen auf die Verringerung der Ausbreitung von durch Mücken übertragenen Krankheiten wie Gelbfieber haben. „Bakterien sind unsere erste Verteidigungslinie und wir möchten ihre Verbreitung fördern. Möglicherweise sind wir jedoch in der Lage, natürliche Repellentien zu produzieren, mit denen wir Mücken anlügen können ", sagt Tomberlin." Wir möchten möglicherweise die Nachrichten ändern, die einer Mücke mitteilen, dass wir kein guter Wirt sind Entwicklung von Chemikalien, die für unsere Bakterien auf unserer Haut oder für unsere Haut selbst schädlich sein können. “
Tomberlin merkt an, dass die Manipulation von Bakteriengesprächen viele andere Anwendungen haben kann und dass diese in anderen Institutionen aktiv untersucht werden. In Bezug auf Gesundheitsanwendungen könnte die Blockierung der Kommunikation zwischen Bakterien in der Lunge von Patienten mit Mukoviszidose zu neuen Therapien für die Krankheit führen. In der Energiewirtschaft könnte die Hemmung der Quorum-Erkennung die Korrosion der Ölpipeline durch Mikroben verringern.
Forscher wie Thomas K. Wood von der Pennsylvania State University, Rodolfo García-Contreras von der Universidad Nacional Autónoma de Mexico und Toshinari Maeda vom Kyushu Institute of Technology sind führend in der Quorum-Sensing-Forschung. Laut Wood müssen die Bemühungen, die bakterielle Kommunikation zu manipulieren, die ausgeklügelten Techniken der Mikroben zur Bekämpfung der Spionage berücksichtigen: „Wir versuchen auch zu verstehen, wie Bakterien Resistenzen gegen die neuen Arten von Verbindungen entwickeln, die Bakterien am Reden hindern sollen“, sagt er.
Für Stechmücken und für die Wissenschaft gibt es jetzt ein Rennen, bei dem der Code gebrochen wird.
