Mieren staan erom bekend dat ze tot 50 keer hun eigen lichaamsgewicht kunnen tillen, maar nieuw onderzoek toont aan dat hun reukvermogen misschien nog formidabeler is dan hun kracht. Zoals de meeste insecten, 'zien mieren de wereld door hun neus', zegt Laurence Zwiebel, professor in de biologische wetenschappen en farmacologie aan de Vanderbilt University. In tegenstelling tot andere insecten die slechts ongeveer 70 geurreceptoren hebben, gebruiken mieren meer dan 400 om te navigeren en met elkaar te communiceren. Nu maken Zwiebel en zijn collega's een Rosetta-steen van insectentaal die ze hopen te coöpteren om nieuwe, zeer effectieve insectenwerende middelen te verfijnen.
gerelateerde inhoud
- Hoe mensen mieren hielpen de wereld binnen te vallen
- Hoe mieren de beste schimmelboeren ter wereld zijn geworden
In een nieuwe studie gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences beschrijven Zwiebel en zijn team hoe mieren geur gebruiken om hun complexe sociale gedrag te organiseren. In een andere studie in de pers bij Cell laten ze zien hoe kritisch mierengeur is door hun reukvermogen weg te nemen en te kijken naar chaos. Wanneer een mier een goede voedselbron vindt, markeren ze het pad met feromonen zodat andere mieren in hun kolonie effectiever kunnen meegaan en foerageren. Ze bekleden zichzelf ook in stinkende chemicaliën die werknemers van verpleegsters onderscheiden en waardoor mieren rivaliserende kolonies kunnen herkennen. Neem hun vermogen weg om die chemische geuren te voelen en dingen vallen uit elkaar. "Ze verliezen hun vermogen om met elkaar te communiceren, ze dwalen weg en ze beginnen zich slecht te gedragen, " zegt hij.
Door uit elkaar te halen welke chemicaliën reageren op specifieke geurreceptoren en hoe ze mieren gedragen, heeft Zwiebel nieuwe insectenwerende middelen verfijnd die schreeuwen "Blijf weg!" Veel luider dan alle insectensprays die momenteel op de markt zijn. Omdat ze effectief zijn tegen een reeks plagen, kunnen deze insectenwerende middelen meer dan alleen picknicks redden: ze kunnen ook mensen over de hele wereld beschermen tegen malaria en andere door insecten overgedragen ziekten.
Populaire afweermiddelen zoals DEET verwarren insecten door receptoren te blokkeren en het moeilijker te maken mensen te vinden. Deze sprays zijn niet waterdicht, omdat mieren een reeks sensorische systemen hebben die door insectenspray niet kunnen vastlopen. "Mieren hebben een plan A, plan B en plan C, " zegt Zwiebel. "Ze zijn misschien niet zo efficiënt met DEET, maar ze kunnen je toch bereiken."
Producten die DEET bevatten, zijn niet alleen niet volledig effectief, ze kunnen ook een hoop bijwerkingen bij mensen veroorzaken door huiduitslag, duizeligheid en hoofdpijn, en er zijn zelfs aanwijzingen voor meer uitgesproken neurologische schade in onderzoeken met ratten. Ondanks de bijwerkingen, is DEET nog steeds een van de beste verdedigingslinies tegen niet alleen mieren, maar ook muggen, die dodelijke ziekten zoals knokkelkoorts, malaria en slaapziekte overbrengen.
Zwiebel en zijn team werken aan een klasse van verbindingen die ze hebben ontdekt, excito-repellents genaamd die werken door het insectengeursysteem in overdrive te duwen. Hij zegt dat de excito-repellents die hij heeft helpen ontwikkelen - waarvan vele zijn patent heeft aangevraagd - werken tegen alle veel voorkomende plaaginsecten, van motten tot muggen en natuurlijk mieren. "Het is alsof je in een lift stapt met iemand die veel te veel parfum heeft gekregen", zegt hij. "Je zou willen wegkomen."
Ze zijn bezig dit krachtige afweermiddel op te schalen om een product te ontwikkelen dat veilig en economisch haalbaar is en dat zowel werkt tegen muggen die malaria dragen in Afrika of het Zika-virus in Zuid-Amerika als voor landbouwongedierte, evenals voor de overlast insecten die onze picknicks verstoren. De hoop is dat deze excito-repellents DEET kunnen vervangen en worden gebruikt om vliegverbodzones te creëren die muggen op afstand kunnen houden. De insectenwerende middelen kunnen ook worden verwerkt in lakens en beddengoed die bedwantsen in hotels afstoten, in verf om te voorkomen dat gele jassen nestelen, of kevers uit infiltrerende graansilo's.
Hun recente onderzoek geeft aan hoe en waarom de insectenwerende middelen zeer effectief zijn tegen insecten, maar nu moeten ze bewijzen dat er geen schadelijke bijwerkingen voor de mens zijn. "We geloven dat we nu op die laatste hindernis zitten", zegt hij. Het maakt niet uit hoe goed een insectenwerend middel ze hebben gemaakt, als het potentieel mensen schaadt, komt het van de tafel. Het probleem is het opbrengen van de miljoenen dollars die nodig zijn om het door toxiciteitstests te laten gaan.
"Het is precies zoals een medicijnonderzoek", zegt Zwiebel, hoewel de kosten met $ 150 miljoen aanzienlijk goedkoper zijn dan het testen van een nieuw geneesmiddel.
Zwiebel en zijn team worden al gefinancierd in het kader van het Grand Challenges in Global Health Program en ze hebben geld aangevraagd bij de Gates Foundation om te betalen voor de toxiciteitsproeven om te bepalen of ze veilig zijn voor menselijk gebruik. "We zijn nog niet helemaal aan het begin van het einde", zegt hij. "We zijn aan het einde van het begin ... op een kritiek moment waar de [financiers] beslissen of ze ons nog een klodder geld geven om door te gaan."
Deze nieuwe afweermiddelen hebben het potentieel om levens over de hele wereld te redden, maar gelooft hij dat het afweermiddel toxiciteitsproeven zal doorstaan? “Ik zou graag willen geloven dat het niet giftig is, maar als wetenschapper geloof ik dat de beste manier om die vragen te beantwoorden, het experiment is. We zijn klaar om het naar productveiligheidslaboratoria te sturen, "zegt hij, " maar we moeten iemand krijgen om te betalen om het voor elkaar te krijgen. "
"Als we deze dingen naar voren kunnen brengen en in de pijplijn kunnen krijgen", zegt Zwiebel. "Dan kunnen we de menselijke conditie verbeteren."
