Казалось бы, в наш век чистящих средств, мощных пылесосов и автоматических стиральных машин о клопах можно забыть, ан нет! Постельные кровососы частенько беспокоят жителей развитых стран, Интернет полон фотографиями европейцев, демонстрирующих укушенные места. Так что борьба с клопами по-прежнему актуальна, но малоэффективна, поскольку за много лет люди так и не выяснили, какие вещества клопов привлекают, а какие отпугивают. Запах человека сложен и состоит примерно из 400 компонентов, среди которых ученые не нашли ни одного явного аттрактанта.
На путь химической войны с клопами вступили специалисты Лундского университета (Lund University) и Шведского сельскохозяйственного университета (Swedish University of Agricultural Sciences) под руководством профессора Рикарда Игнелла (Rickard Ignell). Ученые установили, что паразитов привлекают пять летучих, т.е. пахучих, веществ, выделяемых человеческим телом, -четыре альдегида и кетон. В поисках добычи постельные клопы Cimex lectularius ориентируются на тело, выделяющее тепло и углекислый газ, а также эти пахучие вещества. При этом насекомые здраво оценивают свои возможности и реагируют только на малые концентрации летучих веществ. Если же запах слишком силен, клопы предпочитают не связываться и удалиться.
Еще в первой половине ХХ века специалисты выяснили, что клопы находят человека, ориентируясь на исходящее от него тепло и выделяемый углекислый газ, что экспериментально подтверждено уже в нашем столетии. Однако в то же время, в 1932 году, исследователь из Массачусетса Иезекииль Ривни (Ezekiel Rivnay) обнаружил, что C. lectularius привлекает не только дышащее теплое тело, но и холодные кусочки кожи животных. Очевидно, клопы ориентируются еще и по запаху. Но какие именно ароматы привлекают паразитов, ученому установить не удалось. По данным Ривни, запахи крови, мышц, подкожной клетчатки и чисто вымытой кожи не влияют на поведение клопов, запах желчи их отталкивает, а печень сначала привлекает, а затем отталкивает; притягательность пота зависит от стадии его распада. Из проверенных веществ C. lectularius милее всего оказались кожное сало и ушная сера.
Но «запах кожного сала» — понятие совершенно ненаучное. Шведские исследователи проверили реакцию клопов на отдельные летучие вещества, выделяемые человеческим телом. Прежде всего, эти вещества нужно было получить. В исследовании приняли участие восемь добровольцев. Нет, их не отдали на съедение клопам. Эти люди два с половиной часа прели в специальных мешках, из которых только головы торчали. Сверху в мешки медленно вдували газовую смесь, не содержащую СО2 (20,9 % кислорода и 79,1 % азота), а снизу откачивали и экстрагировали из нее летучие вещества. Исследователям удалось выделить около сотни компонентов человеческого запаха и проверить их действие на обонятельные рецепторы насекомых.
Постельные клопы воспринимают запахи с помощью сенсилл, расположенных на антеннах. Сенсиллы похожи на волоски или шипики, в основании которых расположены рецепторы — нейроны, воспринимающие запахи. С помощью микроманипулятора ученые подсоединили к сенсиллам микроэлектроды и фиксировали частоту электрических импульсов, возникающих в рецепторах в ответ на запах всего тела и отдельные его компоненты. Оказалось, что на предъявленные стимулы реагируют не все сенсиллы, а лишь один их тип — D-сенсиллы, или гладкие шипики. Причем их рецепторы возбуждаются в ответ лишь на несколько соединений — ненасыщенный кетон сулькатон (6-метил-5-гептен-2-он, β-метилгептенон) и четыре альдегида (гептаналь, октаналь, нонаналь и деканаль). Этот набор удивил исследователей, поскольку данные альдегиды и кетон выделяет кожа любого позвоночного. А к таким летучим веществам, как геранилацетон или молочная кислота, характерным для человека, клопы оказались равнодушны. Получается, что им лишь бы теплой кровушки попить, а из кого — безразлично.
Не все люди выделяют полный набор из пяти веществ. Исследователи продолжили работу с запахами двух добровольцев, содержавшими все пять летучих соединений, с одним, в котором отсутствовал гептаналь, и еще с одним, без гептаналя и октаналя. Эти пахучие экстракты, а также микс — смесь запахов всех добровольцев они использовали в поведенческом тесте, который должен был показать, какую именно реакцию вызывают у клопов возбуждающие запахи — могут ли они служить репеллентом, или приманкой.
Для поведенческого теста ученые изготовили специальное устройство — чашку Петри с погребом. Чашку разделили стеночкой пополам, в каждую половину поместили фильтр с нанесенным на него пахучим экстрактом (стимулом) или контролем. В качестве контроля использовали экстракт из искусственного воздуха, продуваемого через пустые мешки. Эту конструкцию закрывали сверху частой сеткой, на которую выпускали насекомое. Исследователи работали с девственными самцами и самками клопов, которых 10-20 дней морили голодом. Перемещения клопа фиксировали видеокамеры, а наблюдатели потом определяли, над какой половинкой чашки насекомое проводит больше времени и с какой скоростью в этом секторе перемещается. Если клоп носится по сетке и пытается ее укусить, значит его привлекает находящийся под ней стимул, а если он проводит больше времени в контрольной зоне, запах его отпугивает.
Оказалось, что реакция клопов на запах зависит от концентрации летучих веществ. Неразбавленные экстракты отталкивают насекомых, разбавленные в 10 раз им безразличны, а разведенные в 100 раз — привлекают, но не сильно. Причем клопы предпочитают запахи с более низкими соотношениями сулькатона к альдегидам. И поскольку соотношение кетона и альдегидов в разных запахах различно, это объясняет, почему одних людей клопы донимают сильнее, чем других.
Исследователи заключили, что запах сам по себе довольно слабо влияет на поведение клопов и оказывает заметное действие только в сочетании с другими факторами: теплом и углекислым газом. Кроме того, пахучие стимулы, на которые реагируют постельные клопы, неспецифичны. Так что, хотя человек и основной хозяин C. lectularius, рецепторы насекомого не настроены на восприятие наших запахов. Возможно, причина низкой чувствительности и неспецифичности обонятельной системы C. lectularius кроется в том, что клопу не приходится отыскивать любимого хозяина по запаху, преодолевая для этого большие расстояния. Человек сам приходит под бок, на клопиный диван, и паразиты находят объект по движению воздуха. А свои обонятельные рецепторы клопы, по данным многих исследователей, используют для межличностных контактов на малом расстоянии, например при взаимодействии с особями своего вида.
Получается, что химическая война с клопами на данном этапе неэффективна, пахучих аттрактантов ученые пока не нашли. Их отсутствие позволяет предположить, что клопы могут пить не только человеческую кровь, но и кровь других позвоночных, например грызунов или птиц. Но человеку, оказавшемуся в одной постели с клопом, от этого не легче.
Наталья Резник
V. Harraca, C. Ryne, G. Birgersson and R. Ignell «Smelling your way to food: can bed bugs use our odour?». The Journal of Experimental Biology 215, 623-629, doi:10.1242/jeb.065748
Итогом этого изучения должно быть выведение какой нибудь сверх нового и эффективного репилента