Los sonidos de los rituales de apareamiento de mosquitos pueden ayudarnos a combatir la malaria

In 2020, el Organización Mundial de la Salud (OMS) estimó que casi la mitad de la población mundial estaba en riesgo de contraer paludismo, mientras que unas 627.000 personas murieron a causa de la enfermedad.

Aunque es posible que pronto esté disponible una vacuna contra la malaria (la OMS recomendado uno para niños el año pasado), la malaria es solo una de varias enfermedades transmitidas por mosquitos. Y el número total de infecciones relacionadas con mosquitos aumentará a medida que el cambio climático extienda las poblaciones de mosquitos. Por lo tanto, para reducir la carga de morbilidad de la malaria y otras enfermedades transmitidas por mosquitos, debemos seguir desarrollando herramientas eficaces para controlar las poblaciones de mosquitos.

Un objetivo principal es su cópula en el aire. El ritual de apareamiento de los mosquitos implica que un macho identifique y persiga a una hembra voladora al detectar su débil tono de vuelo. Si el macho no puede escuchar correctamente a la hembra, entonces la persecución falla y no se aparean. La reproducción en los mosquitos depende de manera crucial de su sentido del oído.

Estudiamos el comportamiento de los mosquitos que causan la malaria (el Anopheles gambiae especie) para comprender más acerca de cómo los machos escuchan a las hembras para asegurar una pareja. Nuestros resultados han sido publicados recientemente en la revista Avances de la ciencia.

Pero primero, un poco de historia. El mecanismo de la audición en los mosquitos es único, pero poco conocido. Los oídos de ambos sexos son casi sordos a los sonidos del vuelo del otro, cuyas frecuencias son simplemente demasiado altas para ser audibles. Para escucharse, toman prestado un truco de la física.

Cuando los tonos de vuelo masculinos y femeninos se combinan en el oído de un mosquito, crean “tonos fantasma” de frecuencia más baja, y por lo tanto audibles, llamados productos de distorsión. Los productos de distorsión solo existen dentro del oído del mosquito y no pueden escucharse ni grabarse fuera de él.

Por lo tanto, un mosquito macho necesita volar para escuchar a una hembra volar. Y su propio tono de vuelo debe estar dentro de un rango de frecuencia específico para generar productos de distorsión audibles con una mujer dada.

Escuchamos los tonos de vuelo de los mosquitos

Grabamos los tonos de vuelo (o “golpes de alas”) de los mosquitos en incubadoras equipadas con micrófonos de alta sensibilidad. Nuestros experimentos incluyeron observar 100 machos y 100 hembras en incubadoras separadas, mosquitos individuales (un macho o una hembra, por separado), así como una incubadora mixta, con 50 mosquitos de cada sexo.

En las incubadoras se buscó emular las condiciones de su ambiente natural con iluminación, control de temperatura y humedad. Pudimos medir la frecuencia de los aleteos de los mosquitos durante varios días y en diferentes momentos del día.

Encontramos que los mosquitos machos, pero no las hembras, alteraban sus tonos de vuelo en un patrón diario. Al batir sus alas aproximadamente 1,5 veces más rápido que las hembras, los machos optimizan su capacidad para detectar una sola hembra en enjambres abarrotados.

Hace más de una década, los científicos propusieron y describieron una interacción acústica entre machos y hembras como “convergencia Armónica”. Si bien identificaron la misma proporción de aleteos que permiten que los mosquitos del sexo opuesto se escuchen entre sí (el equivalente a 1,5 aleteos masculinos por aleteo femenino), descubrimos que esto sucede de forma predeterminada y en realidad no requiere ninguna interacción. entre los sexos.

En particular, encontramos que los machos batían sus alas más rápido al anochecer que en otros momentos del día. Esto tiene sentido porque en Anopheles gambiae mosquitos, los machos vuelan predominantemente al anochecer cuando forman enjambres de apareamiento, a menudo de 1000 mosquitos o más. Estos enjambres son visitados esporádicamente por algunas hembras vírgenes. Como puedes imaginar, encontrar un compañero de apareamiento no es fácil.

El aumento de la frecuencia de aleteo de los machos al anochecer cambia la frecuencia de los productos de distorsión, que se vuelven más audibles para el oído masculino que los creados en otros momentos del día. Entonces, al ajustar el batir de sus alas en el enjambre, pueden escuchar mejor a las hembras y aumentan sus posibilidades de encontrar una con quien aparearse.

El ajuste del tono de vuelo de los machos se debe en parte a sus relojes circadianos. Es probable que batir sus alas más rápido consuma mucha energía para los machos, por lo que restringen este comportamiento al momento del enjambre.

¿Qué significan nuestros hallazgos?

Será importante replicar experimentos similares fuera del laboratorio, específicamente entre enjambres de mosquitos en su hábitat natural. Ya hemos comenzado a trabajar en esto en Tanzania.

Aún así, estos hallazgos abren nuevas vías para la investigación sobre la ecología evolutiva de la audición, el sistema auditivo único en los mosquitos y el comportamiento de los mosquitos en general.

También podrían contribuir a los esfuerzos de control de mosquitos. Como parte de los programas de control de vectores, los machos mutantes serán liberados en la naturaleza para colapsar las poblaciones locales de mosquitos. Los mosquitos machos mutantes son genéticamente modificado para que cuando se apareen con una hembra, la descendencia no sea viable y muera.

La eficiencia del apareamiento en este contexto depende en gran medida de la capacidad de los machos liberados para escuchar a las hembras “residentes”. Nuestros resultados sugieren que para crear un programa exitoso, puede ser importante evaluar las distribuciones de tonos de vuelo de machos y hembras, junto con los rangos de audición de los machos, antes de liberar a los mosquitos mutantes.

Esto fortalecería cualquier intervención al garantizar que la eficiencia de apareamiento de los mutantes sea óptima, esencialmente que puedan competir con los mosquitos machos residentes para identificar y aparearse con las hembras residentes.

Joerg T Albert es profesor de biología sensorial y biofísica en UCL. Alex Alampounti es investigador en biofísica y UCL. Marcos Georgiades es candidato a doctorado en neurobiología y biofísica en la UCL. Este artículo apareció por primera vez en La conversación.