Este nuevo estudio es el primero en visualizar los patrones de vuelo de los mosquitos y proporciona datos concretos para mejorar las estrategias de captura y control. Además de ser una molestia, los mosquitos transmiten enfermedades como la malaria, la fiebre amarilla y Zika, que causan más de 700 000 muertes al año.
Los investigadores también diseñaron un sitio web interactivo y público para mostrar las rutas de vuelo y los comportamientos de los mosquitos.
El estudio fue publicado en Science Advances y se centró en los mosquitos hembra Aedes aegypti (también llamados mosquitos de la fiebre amarilla), que se encuentran en todo el sureste de Estados Unidos, California y en todo el mundo.
“Es como un bar abarrotado”, dijo David Hu, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff y de la Escuela de Ciencias Biológicas del Instituto Tecnológico de Georgia. “Los clientes no están allí porque se hayan seguido unos a otros hasta el bar. Se sienten atraídos por las mismas señales: las bebidas, la música y el ambiente. Lo mismo ocurre con los mosquitos. En lugar de seguir al líder, el insecto sigue las señales y, por casualidad, llega al mismo lugar que los demás. Son copias exactas unos de otros”.
Cuando los investigadores sustituyeron el objetivo negro por uno blanco y añadieron dióxido de carbono, los mosquitos localizaron lentamente la fuente, pero sólo si se encontraban cerca. Hu observó que los insectos se quedaban perplejos antes de posarse alrededor del objetivo.
“Estudios anteriores habían demostrado que las señales visuales y el dióxido de carbono atraen a los mosquitos. Pero no sabíamos cómo combinaban esas señales para determinar hacia dónde volar”, dijo Christopher Zuo, quien realizó el estudio como estudiante de maestría en Georgia Tech. “Son como pequeños robots. Simplemente teníamos que descifrar sus reglas”, dijo Zuo.
Zuo extendió los brazos y dejó que decenas de insectos lo rodearan mientras las cámaras registraban sus trayectorias. Los datos se enviaron al MIT, donde se determinaron las reglas más probables que generaban esos patrones de vuelo.
Luo vistió una camiseta de mangas largas, pantalones y un gorro en la cámara. Dijo que no era picado muy a menudo.
Los investigadores señalaron que tienen la esperanza de que sus hallazgos puedan conducir a un mejor control de este tipo de plagas peligrosas.
“Una táctica consiste en usar trampas de succión que dependen de señales constantes, como la liberación continua de CO2 o fuentes de luz constantes, para atraer a los mosquitos”, explicó Zuo. “Nuestro estudio sugiere que usarlas de forma intermitente, activando la succión a intervalos, podría ser más efectivo. Esto se debe a que los mosquitos no suelen permanecer cerca de su objetivo cuando no se utilizan ambas señales simultáneamente”.
Cita #
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El estudio Predicting mosquito flight behavior using Bayesian 1 dynamical systems learning (Predicción del comportamiento de vuelo de los mosquitos mediante el aprendizaje de sistemas dinámicos bayesianos) fue publicado en la revista Science Advances. Autores: Christopher Zuo, Chenyi Fei, Alexander E. Cohen, Soohwan Kim, Ring T. Cardé, Jörn Dunkel, and David L. Hu
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El artículo Hundreds of Hungry Mosquitoes, a Student Volunteer and a Mesh Suit fue re-publicado en la sección de noticias del sitio web de la Universidad Georgia Tech. La publicación original, con la firma del Dr. David H. Lu fue en The Conversation bajo una licencia Creative Commons. N.delT. El Dr. Lu pidió que se leyera el artículo original, que está en inglés. En The Conversation, además del inglés, hay una versión en portugués.
A continuación, en Notaspampeanas publicamos una versión que hemos traducido al español.
Cientos de mosquitos hambrientos, un estudiante voluntario y un traje de malla nos ayudaron a descubrir cómo estos insectos mortales alcanzan a sus objetivos #
El artículo está firmado por el Dr. David Hu, Profesor de Ingeniería Mecánica y Biología, Profesor Adjunto de Física, Instituto Tecnológico de Georgia.
Esa es la nota que me envió Chris Zuo, estudiante de pregrado, -dijo el Dr. Hu- junto con fotos de innumerables picaduras de mosquitos en su piel desnuda. Esta masacre no fue el resultado de un viaje de campamento que salió mal. Había pasado ese breve tiempo en una habitación con 100 mosquitos hambrientos, vistiendo solo un traje de malla que creíamos que lo protegería.
Así comenzó nuestro viaje de tres años tratando de comprender el comportamiento de un insecto engañosamente simple: el mosquito. Puede sonar como el plan sádico de un profesor, pero, en realidad, seguimos todos los protocolos al pie de la letra. El comité de ética de nuestra universidad aprobó nuestros procedimientos, asegurándose de que Chris estuviera a salvo y no fuera coaccionado de ninguna manera. Los mosquitos estaban libres de enfermedades y eran nativos de nuestro estado natal de Georgia. Y esta sesión resultó en las primeras y últimas picaduras que recibió alguien durante el estudio.
Además de mi papel como torturador de estudiantes, soy autor y profesor en Georgia Tech con más de 20 años de experiencia estudiando el movimiento de los animales.
El mundo gasta 22.000 millones de dólares al año en miles de millones de litros de insecticidas, millones de libras de larvicidas y millones de mosquiteras tratadas con insecticidas, todo para combatir un diminuto insecto que pesa 10 veces menos que un grano de arroz y tiene sólo 200.000 neuronas.
Los científicos saben que los mosquitos tienen una vista muy deficiente y dependen de señales químicas para compensarlo. Sin embargo, saber qué atrae a un mosquito no basta para predecir su comportamiento. Se puede saber que un misil teledirigido se siente atraído por el calor, pero aun así no se sabrá cómo funciona.
¿Cómo localizan su alimento los mosquitos? #
**De las 3500 especies de mosquitos, más de 100 se clasifican como antropófilas, lo que significa que prefieren alimentarse de humanos. Algunas especies de mosquitos buscan a una sola persona entre un rebaño entero de ganado para succionar sangre humana.
El dióxido de carbono, subproducto de la respiración de todos los animales vivos, resulta particularmente atractivo. Los mosquitos lo detectan con la misma facilidad con la que nosotros detectamos el hedor de un contenedor de basura lleno, pudiendo percibirlo hasta a 9 metros de distancia de su huésped, donde las concentraciones descienden a unas pocas partes por millón, como unos pocos rastros de color en una piscina olímpica.
Recopilación de datos de la ruta de vuelo #
El desafío de estudiar el vuelo de los mosquitos es que, al igual que los adolescentes que hablan basura, la mayor parte de lo que hacen es ruido sin sentido. Los mosquitos que vuelan en una habitación vacía realizan en gran medida cambios aleatorios en la velocidad y dirección del vuelo. Necesitábamos muchas trayectorias de vuelo para eliminar el ruido.
Chris y yo nos miramos. ¿Sentarse desnudo y esperar a convertirse en presa de mosquitos? En lugar de eso, diseñamos el traje de malla que Chris usó originalmente en la habitación con los mosquitos. Pero después de ver las picaduras en el cuerpo de Chris, necesitábamos un mejor diseño.
Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU. nos presentaron Photonic Sentry, una cámara que rastrea simultáneamente cientos de insectos voladores en una habitación. Graba 100 fotogramas por segundo con una resolución de 5 mm para un espacio como un gran estudio. En tan sólo unas horas, Chris y otro estudiante de posgrado, Soohwan Kim, generó más datos sobre el vuelo de los mosquitos de los que se habían medido anteriormente en la historia de la humanidad.
100 mosquitos volando alrededor de Chris Zuo durante 10 minutos. Sólo se muestra una fracción de las pistas de los vuelos de los mosquitos.
En los dos años siguientes, Chris filmó a los mosquitos que rodeaban sin piedad los muñecos de poliestireno. Luego sometió los mosquitos a una aspiradora, intentando que no le picaran.
Descifrando las trayectorias #
Nuestra confianza en nuestras reglas de comportamiento aumentó a medida que leímos más trayectorias y, en última instancia, utilizamos 20 millones de posiciones y velocidades de mosquitos. Esta idea de incorporar observaciones para respaldar una hipótesis matemática es una idea de hace 200 años llamada inferencia bayesiana. Ilustramos el comportamiento de los mosquitos que habíamos observado en una aplicación web.
Hasta entonces, sólo habíamos utilizado experimentos con esferas de poliestireno para entrenar nuestro modelo. La verdadera prueba era si podía predecir los vuelos de mosquitos alrededor de un humano. Chris regresó a la cámara, esta vez vestido completamente con ropa blanca y un sombrero negro, convirtiéndose en un blanco. Nuestro modelo predijo con éxito la distribución de los mosquitos a su alrededor. Identificamos zonas de peligro, donde había una alta probabilidad de que un mosquito estuviera dando vueltas a su alrededor.
Cuando la madre de Chris asistió a la defensa de su maestría, le pregunté cómo se sentía acerca de que su hijo se usara a sí mismo como cebo para los mosquitos. Dijo que estaba muy orgullosa. Yo también, y no sólo porque me alivia que Chris no me haya pedido que ocupara su lugar en la cámara de los mosquitos.
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