Em um artigo publicado on-line em 6 de fevereiro na Science , o professor de biologia Paul Garrity, Ph.D. a estudante Chloe Greppi, o pós-doutorado Willem Laursen e vários colegas relatam que descobriram uma parte importante de como os mosquitos se aproveitam do calor humano para encontrar e morder pessoas.

Os mosquitos são um dos animais mais mortais do planeta. A cada ano, centenas de milhares de pessoas morrem de doenças transmitidas por mosquitos, como malária, dengue, vírus do Nilo Ocidental e febre amarela, a maioria crianças. Outros 200 milhões estão infectados e sofrem os sintomas.

A descoberta mostra a possibilidade de um dia ser capaz de enganar ou derrubar os sensores de temperatura dos insetos para que eles não espalhem doenças.

“Sistemas sensoriais como esses são excelentes alvos para o desenvolvimento de novas maneiras de repelir ou confundir mosquitos para impedir que eles nos mordam ou para criar novas maneiras de ajudar a prender e matar essas criaturas que espalham doenças”, disse Garrity.

Uma rápida lição de história

No início do século XX, Frank Milburn Howlett, um cientista britânico que trabalha na Índia, notou que os mosquitos estavam sempre pairando em torno de seu bule na hora do chá. Como experiência, ele encheu um saco de gaze solto com os insetos e o colocou perto de um tubo de ensaio cheio de água quente .

Quando o calor do tubo chegou aos animais, “o efeito foi mais interessante”, ele escreveu em um artigo de pesquisa de 1910. Os mosquitos foram puxados para o lado da bolsa mais próximo do ar quente que subia.

Howlett também observou que os mosquitos não pareciam atacar animais de sangue frio, sugerindo que foi o calor do corpo que os atraiu para os seres humanos.

Outra pesquisa mostrou desde então que, a distâncias de muitos metros, os mosquitos dependem do dióxido de carbono que exalamos, dos odores que emitimos e das indicações visuais para nos encontrar. Mas quando chegam a alguns centímetros, é a temperatura do nosso corpo que desempenha um papel importante em guiá-los.

Somente as fêmeas da espécie se comportam dessa maneira. Como foi aprendido mais tarde, eles usam a proteína do nosso sangue para nutrir seus ovos. Os machos se alimentam apenas de néctar de frutas e plantas.Toque00:0000:47ConfiguraçõesPIPEntrar em tela cheiaToqueO comportamento de busca de calor dos mosquitos Anopheles gambiae ativados por uma nuvem de dióxido de carbono. Crédito: Greppi et al., Science (2019)

Procura calor ou evita o frio?

No ano passado, Garrity e vários colegas publicaram um artigo na revista Neuron que elevava o pensamento convencional sobre os receptores sensíveis à temperatura na ponta das antenas das moscas.

Tradicionalmente, pensava-se que esses receptores agissem como termômetros, medindo a temperatura do ambiente para permitir que a mosca soubesse se o ambiente está quente ou frio. Em vez disso, Garrity e seus colegas descobriram que os receptores apenas detectavam se a temperatura estava mudando, informando à mosca se as coisas estavam ficando mais quentes ou mais frias.

Por esse motivo, Garrity renomeou esses sensores de temperatura de células de resfriamento e células de aquecimento. Eles são tão sensíveis que podem detectar algumas centenas de graus de mudança de temperatura por segundo.

Os mosquitos, que são parentes evolutivos próximos das moscas, também têm células de resfriamento e células de aquecimento.

Embora pareça fazer sentido olhar para as células de aquecimento dos insetos para entender o que as atrai ao calor humano, o grupo de Garrity considerou uma hipótese alternativa – e contra-intuitiva -. Talvez não fosse que os insetos voassem em direção ao calor; talvez eles estivessem fugindo do frio. Isso significaria que as células de resfriamento seriam as únicas a se concentrar.

O Cooling Cells Garrity e seus colegas cientistas estudados para seu trabalho na Science contam com um receptor molecular chamado IR21a. IR significa receptor ionotrópico, um grupo de proteínas que ajudam os neurônios a transmitir sinais. O IR21a facilita a transmissão de um sinal de que a temperatura ao redor do inseto está caindo.

Como eles fizeram isso

Em seu experimento, os pesquisadores eliminaram o gene do mosquito responsável pela produção do receptor IR21a. Eles então colocaram cerca de 60 dos insetos mutantes em um recipiente do tamanho de uma caixa de sapatos com um prato na parede traseira aquecido até a temperatura corporal central, 98,6 graus, e deram aos mosquitos uma baforada de dióxido de carbono para imitar a respiração humana.

Enquanto os mosquitos não-mutantes se reuniam rapidamente na placa de temperatura corporal, tentando se alimentar, os mosquitos mutantes ignoraram a placa. Sem o receptor IR21a, eles não podiam mais se direcionar para o ponto mais quente nas proximidades.

Em um segundo experimento, os mosquitos foram colocados em uma pequena gaiola de malha. Acima da gaiola, os pesquisadores colocaram dois frascos cheios de sangue humano , um aquecido a 73 graus (temperatura ambiente) e o outro a 88 graus (temperatura da superfície de uma mão humana). Comparados aos mosquitos não-mutantes executados na mesma configuração, os mutantes mostraram uma preferência reduzida pelo sangue a 88 graus.Toque00:0000:50ConfiguraçõesPIPEntrar em tela cheiaToqueOs mosquitos Anopheles gambiae sem o receptor IR21a mostram um comportamento de busca de calor bastante reduzido. Crédito: Greppi et al., Science (2019)

“O mundo está melhorando ou as coisas estão piorando?”

Segundo Garrity, o receptor IR21a é ativado sempre que os mosquitos se movem em direção a uma temperatura mais baixa. Como os humanos geralmente são mais quentes do que os arredores, isso significa que, quando um mosquito se aproxima de um humano, o IR21a fica em silêncio. Mas se o animal se desviar de seu curso e começar a se afastar de sua presa de sangue quente, o IR21a será ativado, apenas desligando quando o curso do inseto for corrigido.

Em última análise, acompanhar as mudanças de temperatura é extremamente útil para ajudar esses animais a determinar com precisão onde nos morder, porque os vasos sanguíneos são o ponto mais quente da pele.

Garrity disse que o IR21a parece agir como “um alarme irritante. Ele dispara sempre que o mosquito fêmea se aproxima de climas mais frios. Quando estão procurando seres humanos, parecem ser levados a fazer o que for necessário para diminuir o som”.

Como tudo começou

O gene da IR21 se originou em uma criatura marinha que viveu mais de 400 milhões de anos atrás e acabou dando origem a crustáceos modernos (como lagostas e caranguejos) e insetos.

Depois que os ancestrais dos insetos modernos finalmente se aventuraram na terra, o gene foi transmitido ao ancestral comum de moscas e mosquitos. Quando as trajetórias evolutivas desses insetos divergiram cerca de 200 milhões de anos atrás, cada espécie desenvolveu usos diferentes para o receptor IR21a. As moscas o usam para evitar o calor, os mosquitos para encontrar o calor e se alimentam de sangue humano.

Os outros autores do estudo são: Gonzalo Budelli, Elaine C. Chang, Abigail M. Daniels ’19 e Lena van Giesen da Brandeis; e Andrea L. Smidler e Flaminia Catteruccia da Harvard TH Chan School of Public Health.