Ουσία απωθεί τις «επιθέσεις» εντόμων!

Το κουνούπι βλέπει το φως στη βεράντα και πλησιάζει. Δεν μπορεί, κατοικημένη περιοχή, όλο και κάτι _ ή μάλλον κάποιον – θα βρει να τσιμπήσει. Ξαφνικά, όμως, καθώς φθάνει πιο κοντά, το οσφρητικό του σύστημα «τρελαίνεται» _ δεν μπορεί να ξεχωρίσει καμία μυρωδιά ώστε να κατευθυνθεί προς τον στόχο του. Αποχωρεί αποκαρδιωμένο, ενώ η συγκεντρωμένη παρέα των ανθρώπων συνεχίζει ανενόχλητη την κουβέντα της χωρίς να του δίνει σημασία.
Αυτό δεν γίνεται προς το παρόν στην πραγματική ζωή. Δεν ανήκει ωστόσο στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας, αλλά στα άμεσα σχέδια των επιστημόνων για το μέλλον.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Βάντερμπιλτ των Ηνωμένων Πολιτειών αναπτύσσουν στο εργαστήριό τους μια νέα κατηγορία εντομοαπωθητικών, τα οποία λειτουργούν με εντελώς διαφορετικό τρόπο από τα υπάρχοντα. Υποστηρίζουν ότι θα είναι χιλιάδες φορές πιο αποτελεσματικά από το DEET – τη δραστική ουσία στα περισσότερα σημερινά αντικουνουπικά – και δεν θα κάνουν διακρίσεις: θα επενεργούν με τον ίδιο τρόπο σε όλα τα έντομα, από τα κουνούπια και τις μύγες ως τον σκόρο, τα μυρμήγκια και τις κατσαρίδες.

Ζήτημα οσμής
Η όσφρηση αποτελεί μια αίσθηση βασική για την επιβίωση των κουνουπιών. Τα «κατευθύνει» σε κάθε είδους ζωτική αναζήτηση: της τροφής τους, του «συντρόφου» με τον οποίο θα ζευγαρώσουν και, όσον αφορά τα θηλυκά, του αίματος που θα προσφέρει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη των αβγών τους.

Η παρέμβαση στη λειτουργία της με τρόπο ο οποίος θα καθιστά τον άνθρωπο «άοσμο» για τα κουνούπια αποτελεί εδώ και καιρό στόχο των επιστημόνων. Αυτό γιατί τη θεωρούν την πιο αποτελεσματική μέθοδο για την αντιμετώπιση ενός προβλήματος το οποίο, αν για εμάς στον ανεπτυγμένο κόσμο είναι απλώς περισσότερο ή λιγότερο ενοχλητικό, σε μεγάλο μέρος του πλανήτη παίρνει γιγαντιαίες διαστάσεις. Μεταδίδει σοβαρές ασθένειες – η ελονοσία, ο δάγκειος πυρετός, η φιλαρίαση ή ο πυρετός του Νείλου είναι μερικές μόνον από αυτές – και προκαλεί εκατομμύρια θανάτους.
Αν τα κουνούπια δεν μπορούν να οσμιστούν τον άνθρωπο, είναι η λογική, τότε δεν μπορούν και να τον τσιμπήσουν. Ακούγεται απλό στη θεωρία, ως τώρα όμως έχει αποδειχθεί δύσκολο στην πράξη. Εως πρόσφατα οι ειδικοί νόμιζαν ότι το DEET επιδρά στους υποδοχείς οσμών του κουνουπιού που ανιχνεύουν το «ανθρώπινο» γαλακτικό οξύ. Αποδείχθηκε όμως ότι τελικώς δεν συμβαίνει κάτι τέτοιο. Η συνθετική ουσία – η οποία σε υψηλές συγκεντρώσεις και σε παρατεταμένη χρήση προκαλεί ερεθισμούς και άλλες βλάβες – φαίνεται να δρα όπως το έλαιο ευκαλύπτου και άλλα φυσικά αντικουνουπικά: έχει απλώς ένα άρωμα το οποίο τα κουνούπια απεχθάνονται, γι’ αυτό και τα απωθεί.

Διαφορετικές προσεγγίσεις
Την περασμένη εβδομάδα μια άλλη ομάδα αμερικανών ερευνητών, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Ρίβερσαϊντ, ανακοίνωσε στην επιθεώρηση «Nature» την ανάπτυξη τριών ουσιών οι οποίες ξεγελούν τους υποδοχείς των κουνουπιών που ανιχνεύουν το διοξείδιο του άνθρακα στην αναπνοή των ανθρώπων και των άλλων ζώων. Δεν είναι όμως γνωστό κατά πόσον οι ουσίες αυτές, των οποίων η χρήση φαίνεται να απαιτείται σε υψηλές συγκεντρώσεις, είναι αβλαβείς ούτε αν το «μπλοκάρισμα» του διοξειδίου του άνθρακα αρκεί για να «κρύψει» την παρουσία του ανθρώπου από το κουνούπι. Οι οσμές μέσω των οποίων τα έντομα εντοπίζουν τη λεία τους είναι πολλές, ενώ η λειτουργία του συστήματος όσφρησής τους – όπως και όλων των ζώων, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου – παραμένει σχετικά άγνωστη για τους ειδικούς.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Βάντερμπιλτ ακολούθησε μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση με έναν πολύ πιο φιλόδοξο στόχο, επιδιώκοντας να ανακαλύψει μια χημική ουσία η οποία θα εξουδετερώνει την ανίχνευση από το έντομο κάθε δυνατής οσμής. Και στάθηκε… τυχερή. «Συνειδητοποιήσαμε ότι, αν θέλαμε να έχουμε κάποιο αποτέλεσμα, θα έπρεπε να ακολουθήσουμε μια τυχαία διαδικασία ελέγχου» επισημαίνει μιλώντας στο «Βήμα» ο επικεφαλής της Λόρενς Ζγουάιμπελ, καθηγητής Βιολογικών Επιστημών και Φαρμακολογίας στο Πανεπιστήμιο Βάντερμπιλτ. «Προσπαθήσαμε να ελέγξουμε αλληλεπιδράσεις, τις οποίες δεν θα μπορούσαμε ποτέ να προβλέψουμε, χρησιμοποιώντας μια μεγάλη κλίμακα μορίων». Η τύχη αφορά βεβαίως μόνο τη διαδικασία, η οποία επέσπευσε τα πράγματα. Κατά τα άλλα οι ερευνητές βασίστηκαν στις γνώσεις που έχουν προσφέρει τελευταία τόσο οι δικές τους όσο και άλλες μελέτες σχετικά με το οσφρητικό σύστημα των κουνουπιών.

Πώς μυρίζουν τα έντομα
Στα έντομα οι βασικοί «αισθητήρες» της όσφρησης, οι υποδοχείς οσμών, βρίσκονται στην επιφάνεια νευρικών κυττάρων στις κεραίες τους, ενώ στους ανθρώπους- όπως και στα άλλα θηλαστικά – είναι εγκατεστημένοι στην επιφάνεια νευρικών κυττάρων στο εσωτερικό της μύτης. Παρά τη «χωροταξική» αυτή διαφορά οι βιολόγοι θεωρούσαν μέχρι πρόσφατα ότι σε μοριακό επίπεδο – δηλαδή στον «χημικό» μηχανισμό του – το οσφρητικό σύστημα λειτουργούσε με τον ίδιο τρόπο και στις δύο οικογένειες.

Τα τελευταία χρόνια, όμως, καθώς η αίσθηση της όσφρησης μπήκε πιο επισταμένα στο ερευνητικό στόχαστρο, οι ειδικοί ανακάλυψαν ότι το οσφρητικό σύστημα των εντόμων παρουσιάζει θεμελιώδεις διαφορές από αυτό του ανθρώπου. Στον άνθρωπο, σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία, οι υποδοχείς οσμών λειτουργούν αυτόνομα. Ο κάθε υποδοχέας είναι «ρυθμισμένος» ώστε να ανιχνεύει διαφορετικές χημικές ουσίες και κάθε χημική ουσία στο περιβάλλον ενεργοποιεί μόνο τον υποδοχέα που είναι «συντονισμένος» με αυτήν. Αυτός στέλνει το δικό του σήμα στον εγκέφαλο, ο οποίος αναγνωρίζει την οσμή με βάση την προέλευση του σήματος που λαμβάνει.

Οταν για παράδειγμα μυρίζουμε ένα λουλούδι, όσο έντονο και μεθυστικό και αν μας φαίνεται το άρωμά του, οι περισσότεροι υποδοχείς οσμών μας παραμένουν ανενεργοί. Μόνον όσοι είναι «προγραμματισμένοι» να ανιχνεύουν τις χημικές ενώσεις που εκλύει το λουλούδι ενεργοποιούνται και ειδοποιούν τον εγκέφαλο ο οποίος, ανάλογα με την «πηγή» του σήματος που λαμβάνει, κατηγοριοποιεί το ερέθισμα ως άρωμα του συγκεκριμένου λουλουδιού.
Το οσφρητικό σύστημα του κουνουπιού και των άλλων εντόμων δεν χαρακτηρίζεται, όπως ανακάλυψαν πρόσφατα οι επιστήμονες, από ανάλογη «αυτονομία». Τα έντομα διαθέτουν μεν – όπως και εμείς- πολλούς υποδοχείς οσμών (Odorant Receptors ή OR) που ο καθένας τους είναι συντονισμένος σε διαφορετικές χημικές ενώσεις και ενεργοποιείται μόνον από αυτές. Μόλις όμως ενεργοποιηθούν, οι υποδοχείς δεν στέλνουν απευθείας το σήμα τους στον εγκέφαλο. Αντί για αυτό είναι όλοι τους συνδεδεμένοι με έναν ξεχωριστό «συνυποδοχέα οσμών» (Odorant Co-receptor ή Orco). Αυτός λειτουργεί σαν ένα είδος «διακόπτη» ή «πίνακα ελέγχου», ο οποίος ειδοποιεί τον εγκέφαλο σχετικά με τα σήματα που έρχονται από τους OR.

Οταν για παράδειγμα ένα κουνούπι «μυρίσει» στον αέρα το διοξείδιο του άνθρακα στην αναπνοή μας _ που σημαίνει την παρουσία ανθρώπου και άρα… αίματος – ο υποδοχέας που ανιχνεύει το συγκεκριμένο μόριο θα ενεργοποιηθεί, ενώ όλοι οι άλλοι υποδοχείς οσμών στις κεραίες του θα παραμείνουν ανενεργοί. Η ενεργοποίηση αυτή όμως δεν «μεταφέρεται» στον εγκέφαλο του εντόμου, αλλά στον συνυποδοχέα Orco. Αυτός με τη σειρά του ειδοποιεί τον εγκέφαλο σχετικά με το ποιος υποδοχέας έχει ενεργοποιηθεί ώστε να αναγνωρίσει το ερέθισμα.

Σαν χιλιάδες οσμές μαζί!
Η ουσία που ανακάλυψαν οι αμερικανοί ερευνητές – και την οποία ονόμασαν Vanderbilt University Allosteric Agonist ή VUAA1 – επενεργεί απευθείας στον συνυποδοχέα οσμών Orco. Αν και αυτή καθαυτή δεν είναι «αρωματική» – ουσιαστικά πρόκειται για ένα μόριο που χρησιμοποιείται στη φαρμακοβιομηχανία για τον έλεγχο ενέσιμων φαρμάκων -, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι ενεργοποιεί το οσφρητικό σύστημα των κουνουπιών όχι απλώς σαν οσμή, αλλά σαν χιλιάδες οσμές μαζί.

Αυτό γιατί επιδρά στον συνυποδοχέα Orco σαν «καθολικό σήμα», κάνοντάς τον να νομίζει ότι όλοι οι υποδοχείς οσμών είναι ενεργοποιημένοι. Ως αποτέλεσμα το κουνούπι υφίσταται μια αισθητηριακή υπερφόρτωση – σαν να μυρίζει ταυτόχρονα κάθε δυνατή μυρωδιά που υπάρχει. Υπό αυτές τις συνθήκες δεν είναι σε θέση να ξεχωρίσει κανένα οσφρητικό ερέθισμα και φυσικά δεν μπορεί να «μυριστεί» τον άνθρωπο. Στα πειράματά τους οι ερευνητές έχουν δει ότι τα κουνούπια αντιδρούν άμεσα στην παρουσία τής VUAA1, γεγονός το οποίο αποδεικνύει ότι η ουσία επηρεάζει τη συμπεριφορά τους.

Επιπλέον έχουν διαπιστώσει ότι τα αποτελέσματα αυτά δεν περιορίζονται μόνο στο συγκεκριμένο είδος εντόμου. «Ο στόχος αυτής της ουσίας, ο Orco όπως τον έχουμε ονομάσει, υπάρχει σε όλα τα έντομα» εξηγεί ο κ. Ζγουάιμπελ «και η ουσία αυτή μπορεί να έχει ευρύτατη δράση όχι μόνο στα κουνούπια, αλλά και στα παρασιτικά έντομα που αποτελούν πρόβλημα για τις καλλιέργειες ή τα σπίτια». Οι ειδικοί έχουν ήδη διαπιστώσει ότι η ουσία επενεργεί με τον ίδιο τρόπο στις μύγες, στα μυρμήγκια και στον σκόρο, ενώ, όπως μας λέει ο καθηγητής, θα είναι εξίσου αποτελεσματική και στις κατσαρίδες.

Αμέτρητα πλεονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα είναι πολλά. Η VUAA1 δεν είναι μόνον αποτελεσματική – οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι θα είναι χιλιάδες φορές πιο ισχυρή από τα «συμβατικά» εντομοαπωθητικά-, αλλά αποτελεί επιπλέον ένα «πολυεντομοαπωθητικό» που τα συνδυάζει όλα σε ένα. «Ελπίζουμε ότι θα μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το βασικό μόριο για να αναπτύξουμε εντομοαπωθητικά που θα χρησιμοποιούνται σε πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις- και άρα θα είναι πολύ πιο φθηνά, πολύ λιγότερο τοξικά και με πολύ μεγαλύτερη διάρκεια» τονίζει ο κ. Ζγουάιμπελ. «Βασικά να επιτύχουμε πολύ μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα με ένα κόστος που θα είναι πολύ καλύτερο για τον αναπτυσσόμενο κόσμο και τις χώρες που μαστίζονται από έντομα που μεταδίδουν ασθένειες».

Η «πολυδράση» του νέου εντομοαπωθητικού επιβάλλει επίσης, όπως τονίζει ο καθηγητής, ιδιαίτερες προφυλάξεις όσον αφορά τη χρήση του. «Θα πρέπει να προσέξουμε πολύ πώς θα χρησιμοποιηθεί αυτή η ουσία» τονίζει «επειδή υπάρχουν πολλά ωφέλιμα έντομα στον κόσμο και θέλουμε να εξασφαλίσουμε ότι δεν θα υπάρξουν ανεπιθύμητες παράπλευρες βλάβες». Η δράση της VUAA1 δεν είναι πάντως μόνιμη. Οταν το έντομο απομακρυνθεί και «απαλλαγεί» από την παρουσία της, το οσφρητικό του σύστημα αρχίζει να λειτουργεί και πάλι φυσιολογικά.

Απομένει μόνο να διαπιστωθεί κατά πόσον η ουσία δεν είναι τοξική ή επικίνδυνη για το περιβάλλον. «Το θέμα της τοξικότητας και της επίδρασης των μορίων αυτού του είδους στο περιβάλλον το εξετάζουμε αυτή τη στιγμή» απαντά ο καθηγητής. «Με αυτό ασχολούμαστε τώρα, με την ανάπτυξη ενός προϊόντος με βάση αυτή την ουσία, γι’ αυτό εξετάζουμε την τοξικότητα, τη σύνθεση και άλλα ζητήματα που είναι καθοριστικά για την κυκλοφορία της στο εμπόριο».

Ακόμη όμως και αν η VUAA1 αποδειχθεί ακατάλληλη για ευρεία χρήση, ο ερευνητής είναι αισιόδοξος ότι, εφόσον έγινε η «δύσκολη» αρχή, η νέα γενιά εντομοαπωθητικών βρίσκεται προ των πυλών και ότι πλέον, γνωρίζοντας τον μηχανισμό, οι επιστήμονες θα εντοπίσουν οπωσδήποτε κάποια άλλη, ακίνδυνη ουσία με ανάλογη δράση. «Θα έλεγα ότι σε περίπου πέντε χρόνια θα δούμε κάποιο εμπορικό προϊόν» εκτιμά.

Πώς λειτουργεί το καινούριο εντομοαπωθητικό

1. Η VUAA1 εκλείεται στην ατμόσφαιρα

2. Καθώς το κουνούπι πλησιάζει, η ουσία φθάνει στους υποδοχής της όσφρησης (OR) που υπάρχουν στις κεραίες του. Οι συνυποδοχέας Orco ενεργοποιείται

3. Το έντομο δέχεται έναν καταιγισμό ερεθισμάτων «μυρίζοντας» όλες τις δυνατές μυρωδιές ταυτόχρονα. Δεν μπορεί να αναγνωρίσει καμία οσμή και φεύγει ενοχλημένο. Αφού απομακρυνθεί, η αίσθηση της όσφρησης επανέρχεται.

ΠΩΣ ΜΑΣ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΖΟΥΝ ΤΑ ΚΟΥΝΟΥΠΙΑ
Αν και είναι εύκολο να νομίσει κανείς το αντίθετο, τα κουνούπια δεν τρέφονται με αίμα – αντιθέτως, τρώνε οτιδήποτε άλλο, από νέκταρ λουλουδιών και χυμούς ως οργανικά υλικά που βρίσκονται σε αποσύνθεση. Το αίμα είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των αβγών τους, γι’ αυτό και μόνο τα θηλυκά το… προτιμούν. Για να το εξασφαλίσουν επιτίθενται σε διάφορα ζώα και – χωρίς αυτό να εκληφθεί ως… πλήγμα στον εγωισμό μας – ο άνθρωπος δεν είναι πάντα το υπ’ αριθμόν ένα σε προτίμηση «γεύμα» τους. Τα φυτοφάγα ζώα και τα πουλιά τούς φαίνονται πιο εύγευστα- ορισμένα είδη κουνουπιών μάλιστα διαθέτουν πιο «ενισχυμένους» μηχανισμούς για τον εντοπισμό τους. Οποιο και αν είναι πάντως το θήραμά τους, οι κύριοι «οδηγοί» για την αναζήτησή του είναι τρεις: η όσφρηση, η όραση και ένας μηχανισμός που τους επιτρέπει να ανιχνεύουν τη θερμότητα που εκπέμπει το σώμα του θύματός τους. Ενα κουνούπι μπορεί να οσμιστεί χημικές ουσίες που εκκρίνονται από το σώμα μας από απόσταση 100 μέτρων. Επίσης, αν και δεν φημίζεται για την όρασή του, μπορεί να μας διακρίνει από απόσταση 10 μέτρων.