Doenças infecciosas causadas por mosquitos, como a malária, a dengue e a febre Zika, matam mais de 770 mil pessoas a cada ano. Compreender como os mosquitos encontram os humanos tem sido um desafio para controlar a propagação destas doenças. No entanto, não se sabe como os mosquitos integram múltiplas pistas, incluindo informação visual e dióxido de carbono, para se aproximarem dos seus alvos.
Neste contexto, a equipa de investigação é liderada pelo Georgia Institute of Technology e pelo Massachusetts Institute of Technology. valeu a pena modelar automaticamente o comportamento dinâmico do controle do voo do mosquito, aplicando métodos estatísticos bayesianos para registrar uma grande quantidade de dados de movimento do mosquito.
A inferência bayesiana é uma técnica estatística que determina probabilisticamente o modelo de parâmetro mais provável dada uma observação. Usando esse método, os pesquisadores conseguiram construir um modelo matemático que pudesse expressar os resultados experimentais com grande precisão quando o comportamento do mosquito fosse comprimido para menos de 30 parâmetros.
“A grande questão era: como os mosquitos encontram um alvo humano?” explica Cheng-Yi Fei, pesquisadora de pós-doutorado no MIT. “Houve estudos experimentais anteriores mostrando quão importantes são as pistas. Mas, em primeiro lugar, nada quantitativo.”
Os mosquitos têm dois métodos de voo
A equipe de investigação libertou as duas mulheres Aedes aegypti Os mosquitos foram marcados na área experimental e suas trajetórias de voo foram registradas em incrementos de 0,01 segundo por meio de duas câmeras infravermelhas. Os dados de um total de 20 experimentos totalizam mais de 53 milhões de pontos, com mais de 400 mil trajetórias de voo marcadas. Este é o maior conjunto de dados já coletado para um estudo quantitativo do voo do mosquito.
O experimento começou com mosquitos voando ao redor de seres humanos vestidos com roupas de galinha. Isto foi revelado pela observação Aedes aegypti os mosquitos aproximaram-se das cabeças humanas. Esta foi a descoberta básica que deu início a todo o estudo.
Em seguida, os pesquisadores testaram indivíduos brancos de um lado e indivíduos vestidos de branco do outro. Eles descobriram que, embora o dióxido de carbono e o odor corporal fossem emitidos igualmente de ambos os lados do corpo, a trajetória de voo dos mosquitos era limitada apenas no lado negro. Embora estranho à primeira vista, este resultado demonstrou graficamente que os estímulos visuais desempenham um papel importante na procura de alvos num ambiente sem vento.
Além disso, uma análise detalhada dos mosquitos que voam num ambiente livre de estímulos revelou que os seus padrões de voo podem ser classificados em dois tipos. Um deles era o estado ativo, no qual exploravam ativamente o espaço, mantendo uma velocidade de cerca de 0,7 metros por segundo. O outro era o estado ocioso, no qual voavam quase sem impulso. O estado inativo é considerado a preparação do dispositivo para a porta e é mais frequentemente observado ao redor da câmara de teste do local.
A análise das respostas dos mosquitos aos estímulos visuais revelou que os mosquitos são atraídos por objetos escuros e diminuem a velocidade quando os encontram a cerca de 40 centímetros. No entanto, sem os acréscimos adicionais, como odor corporal, umidade e calor, os mosquitos muitas vezes saem mesmo depois de se aproximarem do alvo. Isto sugere que os estímulos visuais por si só são insuficientes para abrigar e sugar sangue.
A resposta às fontes de dióxido de carbono foi bem diferente. Os mosquitos que estavam num raio de cerca de 40 centímetros da fonte de dióxido de carbono de repente diminuíram a velocidade para 0,2 m/s e começaram a voar de forma irregular, girando sem uma direção clara. Simulações numéricas também mostraram que os mosquitos podem detectar concentrações de dióxido de carbono tão baixas quanto 0,1 por cento e que o seu alcance de detecção se estende até cerca de 50 centímetros da própria fonte.
Além disso, a resposta do mosquito mudou de forma mais dramática quando estímulos visuais e dióxido de carbono foram apresentados simultaneamente. Os mosquitos começaram a circular em torno do alvo, e significativamente mais mosquitos foram atraídos para o alvo do que quando qualquer um dos estímulos foi usado sozinho.
