اطلاعات آنلاین به نقل از نشریه WIRED نوشت: بیماری‌های عفونی که توسط پشه‌ها منتقل می شوند مانند مالاریا، تب دنگی و تب زیکا؛ سالانه بیش از ۷۷۰ هزار نفر را در سراسر جهان به کام مرگ می‌کشاند. درک چگونگی یافتن انسان‌ها توسط پشه‌ها مدت‌هاست که چالشی در کنترل شیوع این بیماری‌ها بوده است. با این حال، اطلاعات کمی در مورد چگونگی ادغام نشانه‌های متعدد توسط پشه‌ها، از جمله اطلاعات بصری و دی‌اکسید کربن، برای نزدیک شدن به اهدافشان وجود دارد.

در این زمینه، یک گروه تحقیقاتی به رهبری موسسه فناوری جورجیا و موسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق شده‌اند با اعمال روش‌های آماری روی حجم وسیعی از داده‌های ثبت‌شده حرکات پشه، به‌طور خودکار یک مدل پویا برای کنترل پرواز پشه‌ها استخراج کنند.

این گروه دو پشه ماده از گونه پشه تب زرد با نام علمی Aedes aegypti را در یک فضای آزمایشی بسته رها کردند و با استفاده از دو دوربین مادون قرمز، مسیرهای پرواز آنها را با فواصل ۰.۰۱ ثانیه ثبت کردند. داده‌های به‌دست‌آمده از مجموع ۲۰ آزمایش، بیش از ۵۳ میلیون نقطه است که بیش از ۴۰۰۰۰۰ مسیر پرواز ثبت شده است. این بزرگ ترین مجموعه داده‌ای است که تاکنون برای مطالعه‌ای که پرواز پشه‌ها را به‌صورت کمی اندازه‌گیری می‌کند، جمع‌آوری شده است.

این آزمایش با عکاسی از پشه‌هایی که در اطراف سوژه‌های انسانی پرواز می‌کردند و لباس‌های تیره رنگ پوشیده بودند، آغاز شد. این مشاهده نشان داد که پشه‌های تب زرد رویکرد خود را روی سر انسان متمرکز می‌کنند. این یک کشف اساسی بود که به‌عنوان نقطه شروع کل مطالعه عمل کرد.

در مرحله بعد، پژوهشگران با سوژه‌هایی که از یک طرف لباس سیاه و از طرف دیگر لباس سفید پوشیده بودند، آزمایش کردند. آنها دریافتند که اگرچه دی‌اکسید کربن و بوی بدن از هر دو طرف بدن به طور مساوی منتشر می‌شود، اما مسیر پرواز پشه‌ها فقط در سمت سیاه متمرکز است. با این که در نگاه اول عجیب به نظر می‌رسد، اما این نتیجه به وضوح نشان داد که محرک‌های بصری نقش مهمی در جستجوی اهداف در محیطی بدون باد ایفا می‌کنند.

علاوه بر این، تجزیه و تحلیل دقیق پشه‌هایی که در محیطی بدون محرک پرواز می‌کنند نشان داد که الگوهای پرواز آنها را می‌توان به طور کلی به دو نوع طبقه‌بندی کرد. یکی حالت فعال بود که در آن آنها به طور فعال فضا را کاوش می‌کردند و سرعت تقریبی ۰.۷ متر در ثانیه را حفظ می‌کردند. دیگری حالت غیرفعال بود که در آن تقریباً بدون استفاده از نیروی رانش پرواز می‌کردند. تصور می‌شود حالت غیرفعال مرحله آماده‌سازی برای فرود است و بیشتر در نزدیکی سقف فضای آزمایش مشاهده شد.

تجزیه و تحلیل پاسخ‌های پشه‌ها به محرک‌های بصری نشان داد که پشه‌ها به سمت اشیاء تیره جذب می‌شوند و وقتی به حدود ۴۰ سانتی‌متر می‌رسند، سرعتشان کم می‌شود. با این حال، بدون نشانه‌های اضافی مانند بوی بدن، رطوبت یا گرما، پشه‌ها اغلب حتی پس از نزدیک شدن به هدف خود فرار می‌کردند. این نشان می‌دهد که محرک‌های بصری به تنهایی برای القای فرود و مکیدن خون کافی نیستند.

پاسخ به منابع دی اکسید کربن کاملاً متفاوت بود. پشه‌هایی که وارد شعاع حدود ۴۰ سانتی‌متری منبع دی‌اکسید کربن شدند، ناگهان سرعتشان به ۰.۲ متر بر ثانیه کاهش یافت و شروع به پرواز نامنظم و نوسان بدون جهت مشخص کردند. شبیه‌سازی‌های عددی همچنین نشان داد که پشه‌ها می‌توانند غلظت دی‌اکسید کربن را تا ۰.۱ درصد تشخیص دهند و محدوده تشخیص آنها تقریباً تا ۵۰ سانتی‌متر از منبع گسترش می‌یابد.

علاوه بر این، پاسخ پشه‌ها حتی زمانی که محرک‌های بصری و دی‌اکسید کربن به طور همزمان ارائه شدند، به طور چشمگیری تغییر کرد. پشه‌ها شروع به چرخش به دور هدف کردند و تعداد پشه‌های متمرکز در نزدیکی هدف به طور قابل توجهی بیشتر از زمانی بود که هر یک از محرک‌ها به تنهایی استفاده می‌شدند.

به گفته محققان، این رفتار را نمی‌توان با مدلی که صرفاً پاسخ‌ها به بینایی و دی‌اکسید کربن را اضافه می‌کند، شبیه‌سازی کرد. به عبارت دیگر، بسیار محتمل است که منابع حسی متعدد در مغز بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند.

چرا پشه‌ها سر انسان را هدف قرار می‌دهند؟

برای آزمایش دقت پیش‌بینی مدل ریاضی، پژوهشگران از فردی با لباس سفید و کلاه سیاه به عنوان "کره سیاه منتشرکننده دی‌اکسید کربن" استفاده کردند تا ببینند این مدل چقدر می‌تواند توزیع واقعی پشه‌ها را شبیه‌سازی کند. در نتیجه، آنها موفق شدند توزیع تراکم پشه‌ها در اطراف سر انسان را به طور دقیق پیش‌بینی کنند. سر انسان اغلب برای پشه‌ها تیره به نظر می‌رسد و همچنین بخشی از بدن است که دی‌اکسید کربن زیادی منتشر می‌کند و آن را به مکانی تبدیل می‌کند که دو نوع محرک جذب‌کننده پشه در آن همپوشانی دارند.

علاوه بر این، پژوهشگران برای تعیین خطر گزش پشه، فاصله‌ای را که ۵۰ درصد از مسیرهای آنها در اطراف هدف همگرا می‌شدند، اندازه‌گیری کردند که بدون محرک حدود ۶۵ سانتی‌متر بود. از سوی دیگر، با محرک بصری به تنهایی، فاصله حدود ۴۰ سانتی‌متر بود؛ با دی‌اکسید کربن به تنهایی، حدود ۲۵ سانتی‌مترو با ترکیبی از بینایی و دی‌اکسید کربن، فاصله به حدود ۲۰ سانتی‌متر کاهش یافت. این دوباره نشان داد که پشه‌ها وقتی چندین محرک حسی روی هم قرار می‌گیرند، تمایل دارند بیشتر به انسان نزدیک شوند.

پژوهشگران معتقدند که مدل ریاضی که توسعه داده‌اند، امکان پیش‌شبیه‌سازی و بهینه‌سازی طرح‌های تله پشه را در رایانه‌ها فراهم می‌کند. آنها همچنین امیدوارند که این مدل برای سایر گونه‌های پشه، از جمله پشه آنوفل که ناقل مالاریا است، نیز کاربرد داشته باشد.

پروفسور جورن دانکل از دانشگاه MIT می‌گوید: «کار ما نشان می‌دهد که تله‌های پشه به طعمه‌های چندحسی کالیبره شده خاصی نیاز دارند تا پشه‌ها را به اندازه کافی درگیر نگه دارند تا بتوانند به دام بیفتند.» این تیم اکنون یک برنامه وب تعاملی نیز دارد که به کاربران امکان می‌دهد مدل‌های پروازی همه پشه‌هایی که مورد مطالعه قرار داده‌اند را امتحان کنند.