Un gruppo di scienziati ha osservato con tecniche di neuroimaging quali parti del cervello delle zanzare si attivano quando sentono il nostro odore.

 

 

Si sta avvicinando il periodo in cui questi insetti tornano a tormentarci. Ma come fanno a trovarci anche al buio? È grazie al nostro odore, che il loro cervello percepisce e identifica come bersaglio.

‎La maggior parte delle zanzare del mondo sono opportuniste, disposte a bere sangue da qualsiasi fonte vicina. Ma in alcune regioni, le zanzare che trasportano Zika, dengue e febbre gialla – ‎‎Aedes aegypti‎‎ – si sono evolute per mordere quasi esclusivamentegli esseri umani.

‎”Abbiamo deciso di cercare di capire come queste zanzare distinguono l’odore umano e animale”, ha detto Carolyn “Lindy” McBride, assistente professore di ecologia e biologia evolutiva e neuroscienze all’università di Princeton, “sia cosa percepiscono del nostro odore sia quale parte del loro cervello consente loro di recepire il segnale”.‎

‎Dopo anni di lavoro, tra cui innumerevoli sfide scientifiche e tecnologiche, il suo team ha scoperto le risposte: cos’è che le zanzare percepiscono e come lo rilevano? I loro risultati appaiono su ‎‎Nature‎‎.‎

‎McBride ha descritto il loro approccio: “Ci siamo immersi nel cervello della zanzara e abbiamo chiesto: ‘Cosa puoi sentire? Cosa illumina il tuo cervello? Cosa sta attivando i tuoi neuroni? E in che modo il tuo cervello si attiva in modo diverso quando senti l’odore umano rispetto all’odore animale?'”‎

‎L’allora studente laureato Zhilei Zhao, un alunno di dottorato del 2021 che ora è alla Cornell, ha avuto l’idea vincente: osservare immagini di cervelli di zanzara ad altissima risoluzione per vedere come la zanzara identifica la sua prossima vittima. Per fare ciò, ha dovuto prima ingegnerizzare geneticamente le zanzare per far illuminare il loro cervello e poi il team ha dovuto immettere aria con odori specifici di uomo e animali mentre gli insetti erano all’interno dell’apparecchiatura di imaging costruita del team.‎

‎L’odore umano è costituito da dozzine di composti diversi che, in rapporti leggermente diversi, sono presenti nella maggior parte degli odori dei mammiferi. Nessuno di questi composti è attraente per le zanzare di per sé, quindi la sfida era determinare l’esatta miscela di componenti che le zanzare usano per riconoscere l’odore umano.‎

‎‎Per fornire mammiferi di confronto da testare, la dottoranda Jessica Zung ha lavorato con gli ex specialisti di ricerca Alexis Kriete e Azwad Iqbal per raccogliere campioni di capelli, pelliccia e lana dalla tosatura primaverile delle pecore. Per questo articolo, il team ha utilizzato l’odore di sedici esseri umani, due ratti, due porcellini d’India, due quaglie, una pecora e quattro cani. Zung è andata in un salone di toelettatura e ha raccolto peli tagliati da cani da compagnia recentemente curati.‎

‎”Per i campioni umani, abbiamo usato un gruppo di volontari”, ha detto Zung. “Li abbiamo fatti stare senza farsi la doccia per alcuni giorni, poi spogliare nudi e sdraiarsi in sacco di teflon”. Perché nudi? Perché cotone, poliestere e altre fibre dell’abbigliamento hanno i loro odori che distorcerebbero i dati.‎

‎Una volta superate le sfide tecniche – recuperare gli odori umani e animali in modo non distruttivo, progettare un sistema che consentisse loro di immettere l’odore umano alle zanzare nell’apparecchiatura di imaging, creare una galleria del vento per testare semplici miscele o singoli composti e allevare ceppi vitali di zanzare il cui cervello risponde all’apparecchiatura – hanno iniziato a raccogliere dati.‎

‎‎Prima di questo studio, i ricercatori ipotizzavano che il cervello delle zanzare avesse una tecnica complicata e sofisticata per distinguere gli esseri umani dagli altri animali. Si è scoperto che non è così.‎

‎”La semplicità ci ha sorpreso”, ha detto McBride. “Nonostante la complessità dell’odore umano e il fatto che non abbia davvero alcun tipo di composti specifici, le zanzare hanno sviluppato un meccanismo sorprendentemente semplice per riconoscerci. Per me, è una storia evolutiva: se creassimo un test statistico per differenziare l’odore umano, sarebbe molto complesso, ma la zanzara fa qualcosa di straordinariamente semplice, e la semplicità di solito funziona abbastanza bene, quando si tratta di evoluzione. “‎

‎‎I cervelli delle zanzare hanno 60 centri nervosi chiamati glomeruli. Il team aveva ipotizzato che molti – forse anche la maggior parte – sarebbero stati coinvolti nel processo.

‎”Quando ho visto per la prima volta l’attività cerebrale, non potevo crederci – erano coinvolti solo due glomeruli”, ha detto Zhao. “Questo contraddiceva tutto ciò che ci aspettavamo, quindi ho ripetuto l’esperimento più volte, con più umani, più animali. Non potevo crederci. È così semplice.”‎

‎Dei due centri nervosi, uno risponde a molti odori tra cui l’odore umano, essenzialmente dicendo: “Ehi, guarda, c’è qualcosa di interessante nelle vicinanze che dovresti controllare”, mentre l’altro risponde solo agli umani.

‎”Zhilei aveva lavorato per un paio d’anni per ottenere le zanzare transgeniche di cui aveva bisogno, e poi abbiamo scoperto che non avevamo un buon modo per fornire l’odore umano. Così abbiamo lavorato per un altro anno o due, trovando idee per cercare di capire come fornire abbastanza odore umano in un modo abbastanza controllato da vedere una risposta. Poi, la prima volta che abbiamo provato questa nuova tecnologia  ha effettivamente visto un cervello rispondere. È stato incredibile”.‎

‎Determinando i glomeruli che le zanzare usano per rilevare gli esseri umani e identificando ciò che stanno rilevando il team ha trovato una risposta elegantemente semplice alle loro domande.‎

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