Doenças infecciosas transmitidas por mosquitos – como a malária, a dengue e a febre Zika – ceifam mais de 770.000 vidas em todo o mundo todos os anos. Compreender como os mosquitos encontram os humanos tem sido um desafio no controle da propagação dessas doenças. No entanto, pouco se sabe sobre como os mosquitos integram múltiplas pistas, incluindo informação visible e dióxido de carbono, para se aproximarem dos seus alvos.
Neste contexto, uma equipa de investigação liderada pelo Instituto de Tecnologia da Geórgia e pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts conseguiu derivar automaticamente um modelo dinâmico que governa o voo dos mosquitos, aplicando métodos estatísticos de inferência bayesiana a uma grande quantidade de dados que registram os movimentos dos mosquitos.
A inferência bayesiana é uma técnica estatística que determina probabilisticamente os parâmetros do modelo mais plausíveis a partir de dados observados. Usando este método, os pesquisadores conseguiram construir um modelo matemático que pudesse reproduzir resultados experimentais com alta precisão, ao mesmo tempo que comprimia o comportamento do mosquito em menos de 30 parâmetros.
“A grande questão period: como os mosquitos encontram um alvo humano?” explica Cheng-Yi Fei, pesquisadora de pós-doutorado no MIT. “Houve estudos experimentais anteriores sobre que tipo de pistas poderiam ser importantes. Mas nada foi especialmente quantitativo.”
Os mosquitos têm dois modos de voo
A equipe de pesquisa libertou duas mulheres Aedes aegypti mosquitos em um espaço experimental lacrado e registraram suas trajetórias de vôo em incrementos de 0,01 segundo usando duas câmeras infravermelhas. Os dados obtidos em um whole de 20 experimentos ultrapassam 53 milhões de pontos, com mais de 400 mil trajetórias de voo registradas. Isto representa o maior conjunto de dados já coletado para um estudo que mede quantitativamente o voo do mosquito.
O experimento começou fotografando mosquitos voando ao redor de seres humanos, vestidos com roupas de cor escura. Esta observação revelou que Aedes aegypti os mosquitos estavam concentrando sua abordagem nas cabeças humanas. Esta foi uma descoberta basic que serviu de ponto de partida para todo o estudo.
Em seguida, os pesquisadores fizeram experiências com sujeitos vestidos de preto de um lado e 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, as trajetórias de voo dos mosquitos concentravam-se apenas no lado preto. Embora estranho à primeira vista, este resultado demonstrou vividamente 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 estimulantes revelou que os seus padrões de voo podem ser classificados em dois tipos. Um deles period o estado ativo, no qual exploravam ativamente o espaço, mantendo uma velocidade de aproximadamente 0,7 metros por segundo. O outro period o estado inativo, em que voavam quase sem usar impulso. O estado inativo é considerado um estágio de preparação para o pouso e foi observado com mais frequência próximo ao teto do espaço experimental.
A análise das respostas dos mosquitos aos estímulos visuais revelou que os mosquitos são atraídos por objetos escuros e diminuem a velocidade quando chegam a cerca de 40 centímetros. No entanto, sem sinais adicionais, como odor corporal, umidade ou calor, os mosquitos muitas vezes voam para longe mesmo depois de se aproximarem do alvo. Isto sugere que os estímulos visuais por si só são insuficientes para induzir a aterrissagem e a sucção de sangue.
A resposta às fontes de dióxido de carbono foi totalmente diferente. Os mosquitos que entraram num raio de cerca de 40 centímetros da fonte de dióxido de carbono de repente diminuíram para 0,2 m/s e começaram a voar de forma irregular, balançando 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 aproximadamente 50 centímetros da fonte.
Além disso, a resposta do mosquito mudou ainda mais dramaticamente quando estímulos visuais e dióxido de carbono foram apresentados simultaneamente. Os mosquitos começaram a round em torno do alvo e um número significativamente maior de mosquitos se concentrou perto do alvo do que quando qualquer um dos estímulos foi usado isoladamente.
