Zwei Studien identifizieren neue Strategien zur Insektenbekämpfung

Mücken übertragen mehrere Krankheiten, darunter Malaria und Dengue-Virus. Im Jahr 2020 traten weltweit etwa 241 Millionen Malaria-Fälle auf, im Jahr 2021 noch einige Millionen mehr. Fast die Hälfte der Weltbevölkerung lebt in Regionen, in denen eine Ansteckung mit dem Dengue-Virus möglich ist. Insekten zerstören auch ein Drittel der Landwirtschaft.

Neue Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern der University of California, Riverside, zeigen Potenzial für die Insektenbekämpfung durch flüchtige Repellentien, die auf Oberflächen wie Fensterbänke, Traufen von Hütten, Hauseingänge, Hinterhöfe, Außenlagerbereiche für Erzeugnisse, Eingänge von Viehställen usw. aufgetragen werden könnten neben Feldfrüchten.

Die Forscher konzentrierten sich auf Ammoniak, eine flüchtige Grundverbindung, die in Insektenumgebungen vorkommt. In geringen Konzentrationen, wie im menschlichen Schweiß, ist Ammoniak ein Lockstoff für Mücken und andere Insekten. Bei hohen Konzentrationen, wie sie beispielsweise in Haushaltsreinigern vorkommen, ist Ammoniak jedoch für Insekten nicht mehr attraktiv. Die Forscher untersuchten, was mit dem olfaktorischen (Geruchs-) System und dem gustatorischen (Geschmacks-) System von Fruchtfliegen und Mücken in Gegenwart von Ammoniak passiert.

„Wir haben festgestellt, dass die olfaktorischen Neuronen einen Aktivitätsschub zu haben scheinen und dann für eine Weile still werden“, sagte Anandasankar Ray, Professor für Molekular-, Zell- und Systembiologie, der die Studie leitete, die in der Zeitschrift erscheint iWissenschaft. „Während der Ruhephase können die Neuronen keine Geruchsstoffe erkennen, was bedeutet, dass Insekten den menschlichen Hautgeruch nicht effektiv finden können.“

Als Rays Team das Geschmackssystem von Fruchtfliegen und Mücken (Aedes aegypti) testete, fanden sie eine ähnliche Reaktion.

„Was den Geschmack betrifft, haben wir festgestellt, dass Ammoniak und ‚Amine‘ – Derivate von Ammoniak, aus denen viele synthetische Geruchsstoffe bestehen – nicht die Blitzaktivität hervorrufen, die wir im Geruchssystem sehen“, sagte Ray. „Aber sie zeigen die Hemmung, die wir im olfaktorischen System gefunden haben. Wir konnten zeigen, dass Ammoniak die Zucker- und Salzreaktion bei Insekten zum Schweigen bringt.“

Nachdem die meisten Insekten mit ihrem Geruchssystem einen Ort zum Landen gefunden haben, wird ihr Geschmackssystem ausgeführt. Mücken verwenden die Labella – sensorische Sonden, die bei der Suche nach einer guten Stelle zum Stechen helfen – an ihren Beinen, um Nahrung zu schmecken. Feine Härchen (Sensilla) auf der Labella von Fruchtfliegen ermöglichen es den Fliegen, potenzielle Lebensmittel zu schmecken, ohne sie zu fressen.

Laut Ray könnte die Entdeckung in Zukunft zur Herstellung wirksamer Insektenschutzmittel genutzt werden.

„Während Verbindungen wie Ammoniak, die einen hohen pH-Wert haben und basisch sind, aufgrund ihrer ätzenden Eigenschaften nicht auf der Haut verwendet werden können, können sie auf andere Weise verwendet werden“, sagte er. „Viele stechende Insekten fliegen von draußen in Häuser. In den meisten Teilen der Welt beißen Insekten Menschen und Haustiere in Innenräumen und oft nachts. Wenn zum Beispiel Wände, in denen Insekten landen und warten, ein Material mit hohem pH-Wert enthalten, würden Mücken dies tun In ähnlicher Weise könnte eine Verbindung mit hohem pH-Wert, wie z.

Ray wurde in der Studie von Jonathan Trevorrow Clark, Anindya Ganguly, Jadrian Ejercito, Matthew Luy und Anupama Dahanukar begleitet. Die Forschungsarbeit trägt den Titel „Chemosensorischer Nachweis aversiver Konzentrationen von Ammoniak und basischen flüchtigen Aminen in Insekten“.

Es ist die Luftfeuchtigkeit

In einem separaten Artikel, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte, Rays Labor untersuchte Verhaltensmodifikationen durch Feuchtigkeit beim asiatischen Zitrusflohkrebs oder ACP, der die Zitrusgrünkrankheit überträgt, und Mücken. Obwohl Insekten Feuchtigkeit spüren können, wurde wenig Forschung zur Störung ihrer feuchtigkeitsempfindlichen Neuronen betrieben.

„Wir haben festgestellt, dass Amin-Geruchsstoffe die Feuchtigkeitsreaktion hemmen“, sagte Ray. „Wir identifizierten Neuronen im ACP, die Feuchtigkeit erkennen, und stellten fest, dass bestimmte Amine ihre Feuchtigkeitswahrnehmung hemmen könnten. Wir zeigten dann, dass dies in Fruchtfliegen konserviert war. Dies ist wahrscheinlich das erste Mal, dass Forscher zeigen, dass die Feuchtigkeitswahrnehmung durch Geruchsstoffe gehemmt werden kann. „

Die Forscher testeten dann die Feuchtigkeitsmessung bei trächtigen Mücken (Aedes aegypti und Anopheles coluzzi), die von Gewässern angezogen werden, um Eier zu legen. Im Labor wurden bluternährten Mücken, die bereit waren, Eier zu legen, zwei Tassen Wasser präsentiert. Eine Tasse enthielt ein kleines Fläschchen mit Geruch, der die Feuchtigkeitswahrnehmung hemmt. Die Forscher fanden heraus, dass die Mücken es vermieden, dort Eier zu legen und stattdessen den unbehandelten Becher bevorzugten.

„Dies deutet darauf hin, dass es möglich ist, die feuchtigkeitsempfindlichen Neuronen in Insekten durch die Verwendung einer flüchtigen Chemikalie zu blockieren und das Niveau der Eiablage zu senken“, sagte Ray.

Er erklärte auch, dass ACPs hohe Luftfeuchtigkeit zu vermeiden scheinen. Um ihre Feuchtigkeitsmessung zu testen, verwendete sein Labor einen Y-förmigen Schlauch mit hoher Feuchtigkeit in beiden Armen. Die AKP-Staaten bevorzugten zunächst keinen der beiden Arme. Aber als die Forscher einen feuchtigkeitshemmenden Geruchsstoff in einen Arm einführten, begannen die ACPs ihn zu bevorzugen, weil sie die Feuchtigkeit nicht mehr spüren konnten.

„Das bedeutet, dass wir, indem wir die Fähigkeit der Insekten blockieren, Wasser mit einem flüchtigen Geruchsstoff wahrzunehmen, ihren Weg der Feuchtigkeitswahrnehmung manipulieren und ihr Verhalten auf vorhersehbare Weise verändern können“, sagte Ray. „In Zukunft könnte es möglich sein, Amine zu manipulieren, um die Eiablage von Insekten in bestimmten Gebieten zu verhindern.“

Die Forschung hat Auswirkungen auf Regionen, in denen Mücken Krankheiten verbreiten. Nach einer Blutmahlzeit suchen Mücken nach Wasser, in das sie ihre Eier legen können. Eine einzelne weibliche Mücke kann in einer einzigen Nacht bis zu 300 Eier legen.

„Aufgrund dieses extrem hohen Fortpflanzungspotentials sehen wir vom Frühling bis zum Sommer eine Explosion von Mücken“, sagte Ray. „Wo man Wasser mit Mückenlarven hat, ist es extrem schwierig, die Mückenpopulation zu kontrollieren. Deshalb ist es in tropischen Ländern unmöglich, alle Mücken abzutöten. Selbst wenn ein paar Mücken übrig bleiben, vermehren sie sich sehr schnell.“