We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Erzinantis uodas (Culicidae), kuris mane nemiegojo beveik visą naktį, privedė prie šio klausimo.
Girdėjau, kad uodai gali užuosti CO2 kvapą, kuris galėtų padėti jiems orientuotis tamsoje, bet kaip jie išvengia kliūčių ir žino, kur nusileisti? Naršiau wikipedijos straipsnį, bet nerado paaiškinimo, ar kas nors gali man tai paaiškinti?
Taip pat man įdomu, kokia jų garsaus, erzinančio garso paskirtis (afaik tik moterys jį skleidžia), tai manyčiau kaip evoliucinį trūkumą, bet tai būtų kitas klausimas...
Koks jų stipraus, erzinančio garso tikslas?
Tiek patinai, tiek patelės skrendant skleidžia garsą, bet ne tuo pačiu dažniu. Aš galvočiau apie vyrišką garsą kaip apie skraidymo artefaktą ir tikrai nežinau, ar jis turi kokios nors naudos. Tačiau norėčiau pažymėti, kad prieš poravimąsi abi lytys linkusios sinchronizuoti savo garsą (Gibson ir Russel 2006). Kita vertus, patinus labai traukia patelių garsas.
Gamtoje uodai kuria būrius. Patino darbas spiečiuje – surasti patelę, piršlauti ir poruotis. Tai reiškia, kad patinams reikia signalo, kad juos aptiktų iš toli, ir tai yra jų garsas. Patinai sukūrė dideles ir pūkuotas antenas (su kuriomis jie girdi), o patelės turi tik mažas Charlwood ir Jones 2008 antenas.
Kaip jie išvengia kliūčių?
Jie turi akis! Niekada nebūna visiška tamsa ir jie tiesiog juda, mato daiktus ir kartais į kažką atsitrenkia ir toliau skrenda, kol pasiekia savo tikslą.
Negaliu pasiūlyti to citatos, bet, kadangi anksčiau dirbau su uodais, manau, tai geras apibūdinimas.
Uodų biologija
Uodas išgyvena keturis atskirus ir skirtingus savo gyvenimo ciklo etapus: kiaušinį, lervą, lėliuką ir suaugusįjį. Kiekvienu savo gyvenimo ciklo etapu uodas atrodo visiškai kitaip nei bet kuris kitas gyvenimo etapas. Tai žinoma kaip visiška metamorfozė ir kiekvieną etapą galima lengvai atpažinti pagal savo unikalią išvaizdą.
Kiaušinis:
Mošalų patelės kiaušinius deda įvairiais būdais. Jie mėgsta vandenį, apsaugotą nuo vėjo žolėmis ir piktžolėmis. Patelės kruopščiai pasirenka vietą pagal temperatūrą, druskingumą ir deguonies lygį. Kai kurios rūšys deda kiaušinius, kurie plūduriuoja stovinčio vandens paviršiuje. Kiaušiniai iš Anopheles yra pavieniui ant vandens paviršiaus ir yra lengvai atpažįstami iš kanojos formos ir plūdžių iš abiejų pusių. Kiaušiniai iš Culex, Culiseta, Coquillettidia ir Mansonia uodai dedami vienas šalia kito ir sulimpa, sudarydami plaustus, kurie plūduriuoja paviršiuje. Kiaušinių plaustas atrodo kaip suodžių dėmė, plūduriuojanti ant vandens ir yra maždaug 1/4 colio ilgio ir 1/8 colio pločio. Kiekviename plauste gali būti nuo 100 iki 400 kiaušinių. Vanduo gali būti skardinėse, statinėse, arklių loviuose, dekoratyviniuose tvenkiniuose, baseinuose, balose, upeliuose, grioviuose, gaudyklose ar pelkėtose vietose. Šie kiaušinėliai plūduriuoja vandens paviršiuje, kol išsirita. Anopheles, Culex, Culiseta, Coquillettidia ir Mansonia kiaušiniai yra jautrūs ilgai išdžiūti.
Ochlerotatus ir Aedes, kaip ir daugelis kitų genčių, nedaro kiaušinių plaustų, o deda kiaušinėlius pavieniui, dažniausiai ant drėgnos dirvos. Kiaušiniai ilgainiui bus panardinti (sūrus vandens potvyniai, drėkinamos ganyklos, lietaus užtvindytos medžių duobės, užtvindytas upelių dugnas) ir jiems bus leista perėti. Kai kurių rūšių kiaušinėliai gali gulėti ramybės būsenoje (nepanardinti į vandenį) daugelį metų, kol galiausiai pasidengia vandeniu ir tada išsirita. Įvairių rūšių uodų kiaušiniai prieš išsiritimą gali atlaikyti žemesnę žiemą.
Embrionas kiaušinyje vystosi per vieną ar dvi dienas, priklausomai nuo temperatūros. Tuose kiaušinėliuose, padėtuose į vandenį, embrionas beveik vienu metu pasirodo kaip pirmos stadijos lervos ir pradeda lervų vystymąsi. Tačiau tų rūšių, kurios turi sausrai atsparius kiaušinėlius, embrionas lieka kiaušinyje iki kito užtvindymo, kai kiaušinis išsirita.
Lerva:
Uodų lervos (daugiskaita lervų), paprastai vadinamos "wigglers", gyvena vandenyje nuo 4 iki 14 dienų (ar ilgiau), priklausomai nuo vandens temperatūros. Lervos veisimosi vietoje pasiskirsto netolygiai, linkusios telktis tose vietose, kur gaus daugiausiai prieglobsčio nuo plėšrūnų. Seklios baseino pakraščiai, ypač jei jie apaugę žole, apsaugo nuo plėšrūnų.
Jie dažnai iškyla į paviršių, kad gautų deguonies per kvėpavimo vamzdelį (vadinamą sifonu), pažeidžiantį vandens paviršiaus įtampą. Dauguma rūšių turi specializuotus kvėpavimo sifonus uodegos gale. Anopheles lervos turi kvėpavimo angas išilgai pilvo. Jie neturi sifono ir yra lygiagrečiai vandens paviršiui, kad gautų deguonies tiekimą per kvėpavimo angą. Coquillettidia ir Mansonia lervos prisitvirtina prie vandens augalų, kad gautų oro tiekimą (kvėpuoja per augalų stiebus). Tačiau dauguma lervų turi sifoninius vamzdelius kvėpavimui ir kabo aukštyn kojomis nuo vandens paviršiaus.
Lervos maitinasi mikroorganizmais ir organinėmis medžiagomis vandenį filtruojančiame maiste specializuotomis burnos ertmėmis. Jie nuolat maitinasi, nes brendimui reikia daug energijos ir maisto. Jie kabo nuleidę galvas, o šepečiai už burnos filtruoja viską, kas yra pakankamai maža, kad būtų suvalgyta link burnos, kad maitintų augančias lervas. Jie minta dumbliais, planktonu, grybais ir bakterijomis bei kitais mikroorganizmais. Vienos uodų rūšies lervos minta kitų uodų lervomis: Toxorhynchites, didžiausias žinomas uodas, yra kitų uodų lervų, besidalinančių savo buveine, plėšrūnai. Jų lervos yra daug didesnės nei kitų uodų lervų. Jie turi specialiai modifikuotas stipriai chitinizuotas burnos dalis, leidžiančias sugauti kitas uodų lervas ir jas suėsti.
Augimo proceso metu lervos keturis kartus nusimeta (lyja) odelę, o po kiekvieno lydymosi auga. Kiekvienas molt yra žinomas kaip instar. Ketvirtajame etape įprastos lervos ilgis siekia beveik 1/2 colio, o šio vystymosi pabaigoje nustoja maitintis. Kai 4-osios stadijos lerva išsilydo, ji tampa lėliuke.
Pupa:
Vandenyje taip pat gyvena lėliukės (lėliukės daugiskaita) arba “tumblers”. Lėliukės yra lengvesnės už vandenį, todėl plūduriuoja paviršiuje. Lėliukė yra ramybės, nemaitinimosi vystymosi stadija, tačiau lėliukės yra judrios, reaguoja į šviesos pokyčius. Kai jie trikdomi, jie neria trūkčiojančiais, svyrančiais judesiais link apsaugos ir plūduriuoja atgal į paviršių. Jie plaukia greitai svirduliuodami, sulenkdami savo plačią uodegą, kurioje yra besivystančio suaugusiojo pilvas.
Vietoj vieno sifono vamzdelio kvėpavimui (kaip ir dauguma lervų), lėliukės turi du sifoninius vamzdelius, kurie dabar yra lėliukės “galvos” gale. Jie žinomi kaip ‘trimitai.’
Lėliukės nevalgo ir nevyksta lydymosi. Jie tik kvėpuoja oru ir keičiasi savo korpuso viduje. Etapas yra tas, kai lervos audinys pertvarkomas, kad susidarytų suaugęs vabzdys. Šis procesas panašus į drugelių metamorfozę, kai kokono stadijoje drugelis išsivysto iš vikšro į suaugusį drugelį. Suaugęs uodas auga lėliukės viduje ir maždaug po dviejų dienų, kai visiškai išsivysto, suskaido lėliukės odą ir iškyla į vandens paviršių, kad užbaigtų savo gyvenimo ciklą arba metamorfozę. Uodų lėliukės gyvena vandenyje nuo 1 iki 4 dienų, priklausomai nuo rūšies ir temperatūros.
Suaugusiesiems:
Atsilaisvinęs nuo lėliukės odos, suaugęs žmogus trumpam pailsės ant vandens paviršiaus, kad jo kūnas ir sparnai išdžiūtų ir sukietėtų. Sparnai turi išsiskleisti ir tinkamai išdžiūti, kad galėtų skristi.
Skirtingos rūšys turės skirtingas savybes ir elgesį. Tai turi įtakos tokiems dalykams kaip aktyvus laikotarpis (pvz., dienos ar nakties kandžiai), kaip toli jie nuskrenda nuo išsiritimo šaltinio, kokio tipo gyvūnus jie mieliau kandžioja (pavyzdžiui, kai kurie teikia pirmenybę paukščiams, o ne žinduoliams) ir kitus veiksnius.
Maitinimas krauju ir poravimasis nevyksta porą dienų po suaugusiųjų atsiradimo. Tik uodų patelėms reikia kraujo miltų, o kai kurios rūšys yra labai selektyvios ir minta tik tam tikromis stuburinių rūšimis, kitos maitinsis beveik visais šiltakraujai gyvūnais, o kitos specializuojasi driežais ir varlėmis. Kai kurios rūšys gali pagaminti ribotą kiaušinėlių skaičių nevalgydamos kraujo miltų, remdamosi maisto atsargomis iš lervos stadijos, kad gautų kiaušinių vystymuisi reikalingų baltymų. Uodai patinai nesikandžioja, tačiau tiek patinėliai, tiek patelės pasikliauja augalų nektaru ir augalų sultimis, kurios aprūpina angliavandenius, reikalingus skrydžiui ir kitai veiklai reikalingai energijai gauti. Įkandimą (kraujo maitinimą) įtakojantys stimulai yra anglies dioksido, temperatūros, drėgmės, kvapo, spalvos ir judėjimo derinys.
Naujas tyrimas atskleidžia, kaip dieną ir naktį kandantys uodai skirtingai reaguoja į šviesos spalvas ir paros laiką
Irvine, CA – 2020 m. liepos 27 d – Naujame tyrime mokslininkai išsiaiškino, kad naktį ir dieną kandančių rūšių uodus skirtingais dienos laikais traukia ir atbaido skirtingų spalvų šviesa. pasaulis ir radiniai turi svarbių pasekmių naudojant šviesą jiems valdyti.
Kalifornijos universiteto Irvine medicinos mokyklos vadovaujama komanda tyrė uodų rūšis, kurios kandžiojasi dieną (Aedes aegypti, dar žinomas kaip geltonosios karštinės uodas) ir tuos, kurie kandžiojasi naktį (Anopheles coluzzi, Anopheles gambiae šeimos narys, pagrindinis maliarijos vektorius). Jie nustatė skirtingą atsaką į ultravioletinę šviesą ir kitų spalvų šviesą tarp dviejų rūšių. Tyrėjai taip pat nustatė, kad šviesos pasirinkimas priklauso nuo uodo lyties ir rūšies, paros laiko ir šviesos spalvos.
“Įprasta išmintis yra ta, kad vabzdžius nespecifiškai traukia ultravioletinė šviesa, todėl vabzdžių kontrolei plačiai naudojami ultravioletiniai spinduliai “bug zappers”. Pastebime, kad dieną kandančius uodus traukia platus šviesos spektrų diapazonas dienos metu, o naktį graužiantys uodai yra stipriai fotofobiški ir trumpabangiai šviesai dienos metu“, – sakė pagrindinis tyrėjas Toddas C. Holmesas, PhD, Fiziologijos ir biofizikos katedros profesorius. UCI medicinos mokykla. “Mūsų rezultatai rodo, kad laikas ir šviesos spektrai yra labai svarbūs kontroliuojant kenksmingų uodų rūšiai būdingą šviesą.”
Naujasis tyrimas pavadinimu „Cirkadinis šviesos sukelto traukos ir vengimo dienos uodų, palyginti su naktimis kandžiojančių uodų reguliavimas cirkadinis reguliavimas“”, paskelbtas m. Dabartinė biologija. Lisa S. Baik, UCI medicinos mokyklos absolventė, mokslininkė, neseniai baigusi doktorantūros darbą, yra pirmoji autorė.
Uodai, kaip ligų platintojai, kelia didelę grėsmę žmonėms ir kitiems gyvūnams. Istoriškai apskaičiuota, kad uodų platinamos ligos prisidėjo prie pusės visų kada nors gyvenusių žmonių mirties. Naujasis darbas rodo, kad kandantys uodai, ypač patelės, kurių apvaisintam kiaušinėliui reikalingas kraujas, dienos metu traukia šviesa, nepaisant spektro. Priešingai, naktį kandantys uodai ypač vengia ultravioletinių (UV) ir mėlynos šviesos dienos metu. Ankstesnis darbas Holmso laboratorijoje, naudojant vaisines muses (kurios yra susijusios su uodais), nustatė šviesos jutiklius ir cirkadinius molekulinius mechanizmus, skirtus šviesos sukeliamam traukos / vengimo elgesiui. Atitinkamai, cirkadinio laikrodžio molekulinis sutrikimas labai trukdo šviesos sukeltas uodų traukos ir vengimo elgesys. Šiuo metu naudojant šviesą pagrįstą vabzdžių kontrolę neatsižvelgiama į dienos ir nakties elgsenos profilius, kurie keičiasi kasdieniais šviesos ir tamsos ciklais.
„Šviesa yra pagrindinis cirkadinio ritmo reguliatorius ir sukelia daugybę specifinių paros metu elgsenų“, – sakė Holmesas. “Supratę, kaip vabzdžiai konkrečiai rūšiai reaguoja į trumpos bangos šviesą, galime sukurti naujas, aplinkai nekenksmingas alternatyvas veiksmingiau kontroliuoti kenksmingus vabzdžius ir sumažinti aplinkai kenksmingų toksiškų pesticidų poreikį.”
Šį tyrimą iš dalies finansavo Nacionaliniai sveikatos institutai, Nacionalinis mokslo fondas ir ARCS fondas. Šis naujas tyrimas paremtas Holmeso laboratorijos ankstesniais tyrimais UCI medicinos mokykloje, paskelbtais per pastaruosius kelerius metus Mokslas, Gamta ir Nacionalinės mokslų akademijos darbai.
Kaip uodai orientuojasi tamsoje? – Biologija
Culex (Melanokonionas) pilosus (Dyar ir Knab 1906) yra mažas, tamsus uodas, linkęs maitintis ropliais ir varliagyviais. Jis randamas pietryčių JAV ir daugelyje Centrinės Amerikos bei Pietų Amerikos šalių. Ji nebuvo nustatyta kaip medicininės svarbos rūšis, nes nebuvo įrodyta, kad ji perneša patogenus, kaip kai kurie kiti Culex rūšių.
Figūra 1. Suaugusi moteris Culex (Melanokonionas) pilosus, uodas. Nuotrauka Michelle Cutwa-Francis, Floridos universitetas.
Platinimas (į viršų)
Culex pilosus įrašyta iš Argentinos, Bahamų, Belizo, Bolivijos, Brazilijos, Kolumbijos, Kosta Rikos, Kubos, Dominikos Respublikos, Ekvadoro, Salvadoro, Prancūzijos Gvianos, Gvatemalos, Hondūro, Jamaikos, Meksikos, Nikaragvos, Panamos, Paragvajaus, Peru, Puerto Riko, Surinamas, Trinidadas ir Tobagas, JAV, Venesuela ir Mergelių salos (WRBU 2012). Jungtinėse Amerikos Valstijose, Culex pilosus buvo pranešta daugelyje pietryčių valstijų, įskaitant Alabamą, Floridą, Džordžiją, Luizianą, Misisipę, Šiaurės Karoliną ir Pietų Karoliną (Roth 1943), ir yra paplitusi visoje Floridoje (Branch ir kt., 1958). Apie rūšis taip pat pranešama iš Kentukio, taip pat rytiniame Teksaso pakraštyje (Darsie ir Ward 2005).
2 pav. Paskirstymas Culex pilosus 2012 m. kovo mėn. Grafikas C. Roxanne Connelly, Floridos universiteto Entomologijos ir nematologijos skyrius.
Aprašymas (Atgal į viršų)
Suaugusieji: Culex uodų užpakalinis pilvas paprastai būna gana bukas, palyginti su kitomis uodų rūšimis, jie yra maži ir gležni (Marshall 2006). Uodų porūšio patelės Melanokonionas Galima identifikuoti remiantis dviem unikaliais požymiais: 1) krūtinės ląstos skiltyje nėra akrostichinių sruogų ir 2) galvoje yra plačios, plokščios žvyneliai už akių (bent jau išilgai akies linijos) (Darsie ir Ward, 2005). Uodų patinėliai porūšyje Melanokonionas gali būti labai sunku nustatyti rūšį, todėl dažnai būtina atlikti lytinių organų analizę (Roth 1943). Teigiamas identifikavimas Culex pilosus patelės gali būti pasiektos stebint tik tris cibarinės armatūros dantis (specializuotų spygliuočių, cibarinių dantų, nešamų ant skersinės keteros, serija) (Michener 1944). Abiejų lyčių Culex pilosus turi tamsius trumpus delnus ir ilgą tamsią proboscitą, tamsų pilvą su šiek tiek atspindinčiomis bronzinėmis arba mėlynai žaliomis žvyneliais, tamsią krūtinės ląstą su šviesesniu lopinėliu ant mesepimerono nugaros dalies, siaurus ir tamsius sparnų žvynus ir tamsias kojas (Cutwa ir O' Meara 2012).
Kiaušiniai: Culex pilosus patelės deda kiaušinėlius prie tvenkinių ar lietaus vandens nutekėjimo vietų ir griovių, kuriuose gali būti arba nebūti augmenijos (Putnam 2011). Skirtingai nuo kitų Culex kiaušiniai, Culex pilosus kiaušiniams priekiniame kiaušinio gale trūksta vainikėlio (apykaklės) (Mattingly 1976). Kitas išskirtinis šio uodo bruožas yra tas Culex pilosus deda kiaušinius pavieniui arba pavieniui, arba kartais vienasluoksniais lopinėliais, bet ne plaustais, kaip daugelis kitų Culex rūšių uodai. Kiaušiniai dedami tiesiai virš vandens linijos ir yra gyvybingi vieną mėnesį drėgnomis sąlygomis (Galindo ir kt., 1951).
Lervos: Lervos iš Culex pilosus turi plačią galvą ir ilgas antenas su dideliu kuokštu galuose. Lervos galvos ventralinėje pusėje prie antenų pagrindo įterpiama ovali žiauna (Carpenter ir LaCasse 1955). Jie turi į viršų išlenktą sifoną ir lenktą preapinį stuburą sifono gale. Ant sifono yra aštuonios poros ilgų kuokštelių, aštuntame pilvo segmente vienoje eilėje yra šukos žvyneliai, kurie atrodo ilgi ir smailūs, ir dviejų skirtingo ilgio žiaunos (Cutwa ir O'Meara 2012).
3 pav. Lerva iš Culex (Melanokonionas) pilosus, uodas. Nuotrauka Michelle Cutwa-Francis, Floridos universitetas.
Pupae: Kaip ir kiti uodai, lėliukės turi dvi pagrindines kūno dalis – galvos krūtinės ląstą ir pilvą. Ant galvos krūtinės ląstos yra pora trimitų su kvėpavimo spirale. Culex pilosus lėliukės turi pilvo segmentus su išskirtiniais sruogų raštais, antrojo segmento labiausiai medialinė rinktinė turi 14 ar mažiau šakų (Darsie ir Day 2003). Lėliukės trimitas ant galvos krūtinės ląstos, kuris palaipsniui siaurėja, yra maždaug keturis kartus ilgesnis už trimito plotį prie galo, o smaigalys yra maždaug trečdalis trimito ilgio (Foote 1954).
4 pav. Pupa iš Culex (Melanokonionas) pilosus, uodas. Nuotrauka Michelle Cutwa-Francis, Floridos universitetas.
Biologija ir elgsena (atgal į viršų)
Culex pilosus Suaugę žmonės yra linkę ilsėtis miškuose ar miškuose dieną, bet tada naktį skrenda virš atviros žemės į kitą buveinę, kurioje maitinasi, o ryte vėl grįžta į savo dieną (Clements 1999). Suaugusiųjų skrydžio modeliai Culex pilosus neturi įtakos vėjo kryptis, kuri yra unikali tarp uodų, nes daugelis rūšių linkusios skristi prieš vėją (Clements 1999). Culex pilosus minta daugiausia ropliais ir varliagyviais (Edman 1979, Clements 1999).
Medicininė svarba (į viršų)
Nors daugelis Culex rūšys perduoda virusus, sukeliančius encefalitą, Culex pilosus šiuo metu nėra laikomas svarbiu žmogaus patogenų pernešėju. Tačiau kaip Culex pilosus minta įvairiais šeimininkais, gali pasirodyti, kad jis vaidina antrinį vaidmenį perduodant kai kuriuos patogenus.
Valdymas (į viršų)
Culex pilosus nėra uodai, keliantys ypatingą susirūpinimą valdymo požiūriu, nes paprastai nepasiekia kenkėjų lygio.
Pasirinktos nuorodos (į viršų)
- Branch N, Logan L, Beck EC, Mulrennan JA. 1958 m. Nauji Floridos uodų paplitimo rekordai. The Florida Entomologist 41: 155-163.
- Dailidė SJ, LaCasse WJ. 1955. Šiaurės Amerikos (Šiaurės Meksikos) uodai. Kalifornijos universiteto leidykla, Berklis. 361 p.
- Klemensas AN. 1999. The Biology of Mosquitoes: Sensory Reception and Behaviour, Vol 2. CABI Publishing, Oksonas, JK. 740 psl.
- Cutwa MM, O'Meara GF. 2012. Fotografinis Floridos uodų vadovas. Floridos medicinos entomologijos laboratorija. (2016 m. birželio 10 d.)
- Darsie Jr. RF, Day JF. 2003. Genties tyrimai Culex Linėjus Floridoje. I. lėliukių perrašymas Culex nigripalpus Teobaldas ir Cx. tarsalis Coquillet, Sent Luiso encefalito pernešėjai ir raktas į lėliukes Culex rūšis rytinėje JAV dalyje (Diptera: Culicidae). Vašingtono entomologų draugijos darbai 105: 100-107.
- Darsie Jr. RF, Ward RA. 2005. Šiaurės Amerikos, Meksikos šiaurės uodų identifikavimas ir geografinis pasiskirstymas. Floridos universiteto leidykla, Geinsvilis, Florida. 383 psl.
- Edmanas JD. 1979. Floridos uodų (Diptera: Culicidae) šeimininko maitinimosi būdai VI. Culex (Melanokonionas). Medicinos entomologijos žurnalas 15: 521-525.
- Pėda RH. 1954. Uodų lervos ir lėliukės, priklausančios Culex porūšiui Melanokonionas ir Mochlostyrax. Techninis biuletenis Nr. 1091, Jungtinių Valstijų žemės ūkio departamentas. 142 p.
- Galindo P, Carpenter SJ, Trapido H. 1951. Ekologiniai stebėjimai dėl miško uodų endeminės geltonosios karštinės zonos Panamoje. American Journal of Tropical Medicine 31: 98-137.
- Marshall SA. 2006. Vabzdžiai: jų gamtos istorija ir įvairovė. „Firefly Books Inc.“, Bafalas, NY. 387 p.
- Matingly PF. 1976. Uodų kiaušinėliai XXVIII. Culex porūšiai Melanokonionas ir Mochlostyrax. Mosquito Systematics 8: 19-223-231.
- Michener CD. 1944. Tam tikrų rūšių patelių diferenciacija Culex cibarine armatūra. Niujorko entomologijos draugijos žurnalas 52: 263-266.
- Putnamas, AH. 2011. Visuomenės sveikatos kenkėjų kontrolės aplikatoriaus mokymo vadovas. FDACS – Žemės ūkio aplinkos tarnybos skyriuss. (2016 m. birželio 10 d.)
- Rothas LM. 1943. Raktas į Culex (Diptera: Culicidae) iš pietryčių JAV, pagal terminalia patinų. Kanzaso entomologijos draugijos žurnalas 16: 117-133.
- (WRBU) 2012. Sisteminis Culicidae katalogas. Walterio Reedo biosistematikos skyrius. (2016 m. birželio 10 d.)
Autoriai: Diana Vork ir C. Roxanne Connelly, Floridos universiteto Entomologijos ir nematologijos skyrius.
Nuotraukos: Michelle Cutwa-Francis, Floridos universitetas
Grafika: C. Roxanne Connelly, Floridos universiteto Entomologijos ir nematologijos skyrius.
Projekto koordinatorė: Jennifer L. Gillett-Kaufman, Floridos universitetas
Web dizainas: Don Wasik, Jane Medley
Leidinio numeris: EENY-521
Paskelbimo data: 2012 m. balandžio mėn. Paskutinė peržiūra: 2016 m. birželio mėn.
Keičiantis klimatui, pasiruoškite daugiau uodų žiemą, rodo naujas tyrimas
Daugelyje pasaulio šalių uodai yra dažnas vasaros nemalonumas.
Tačiau, remiantis naujais Floridos universiteto atliktais tyrimais, vietose, esančiose priešakinėse klimato kaitos linijose, šie ligas platinantys vabzdžiai vieną dieną gali tapti problema ištisus metus.
"Atogrąžų regionuose uodai yra aktyvūs ištisus metus, bet taip nėra likusioje pasaulio dalyje. Už tropikų ribų dėl žiemos temperatūros uodai pereina į žiemos miegą, vadinamą diapause. Mes vadiname šiuos uodus "šaltaisiais". apribota“, nes jų veiklą riboja šios žemesnės temperatūros“, – sakė Brettas Scheffersas, vyresnysis tyrimo autorius ir UF/IFAS laukinės gamtos ekologijos ir apsaugos skyriaus docentas.
„Tačiau dėl klimato kaitos tikimės, kad vasaros ilgės, o žiemos trumpės ir taps šiltesnės. Ką tai reikš tiems šaltiems uodams? Kaip jie reaguos? Scheffers sakė.
Siekdami atsakyti į šiuos klausimus, tyrimo autoriai atliko eksperimentus su uodais, surinktais Geinsvilyje ir jo apylinkėse – Šiaurės Centrinės Floridos mieste, esančiame takoskyroje tarp subtropinio ir vidutinio klimato. Jų tyrimas paskelbtas žurnale "Ekologija."
Tyrėjai palygino, kaip įvairiomis metų dalimis surinkti uodai reagavo į temperatūros pokyčius.
„Mes nustatėme, kad uodai mūsų tyrime yra tai, ką mes vadiname „plastikiniais“, o tai reiškia, kad, kaip ir guminė juosta, temperatūrų diapazonas, kurį jie gali toleruoti, išsitempia ir susitraukia skirtingu metų laiku“, - sakė Scheffersas.
Tyrėjai išsiaiškino, kad pavasarį, kai nakties temperatūra vis dar šalta, o dienos temperatūra pradeda šiltėti, uodai gali toleruoti didesnį temperatūros diapazoną. Atėjus vasarai, kai dienos temperatūra yra šilta, šis diapazonas susitraukia. Rudenį, kai temperatūra pradeda vėsti, diapazonas vėl tęsiasi, paaiškino Scheffersas.
„Tai rodo, kad dėl klimato kaitos mūsų ruduo ir žiemos tampa šiltesni, uodai vidutinio klimato regionuose yra gerai pasirengę aktyviai veikti tuo metu“, - sakė Scheffersas.
„Mūsų rezultatai rodo, kad norint geriau suprasti, kaip gerai populiacijos ir rūšys gali toleruoti vykstančius klimato pokyčius, turime išmatuoti rūšių šiluminį atsaką skirtingais metų laikais“, – sakė Brunno Oliveira, pirmasis tyrimo autorius, atlikęs tyrimą. būdamas podoktorantūros tyrėjas Schefferso laboratorijoje.
„Ši informacija padėtų mums pateikti tikslesnį temperatūros diapazono, kurį rūšis gali toleruoti, vaizdą“, - sakė Oliveira, Kalifornijos Deiviso universiteto doktorantūros studija.
Savo eksperimentui tyrėjai surinko uodus daugiau nei 70 vietų aplink Geinsvilį ir netoliese esančią UF/IFAS Ordway-Swisher biologinę stotį, 9500 akrų tyrimų ir apsaugos teritoriją, esančią maždaug 20 mylių į rytus nuo miesto.
Mokslininkai viliojo uodus specialiomis gaudyklėmis, kurios išskiria anglies dvideginio dujas – tas pačias dujas, kurias žmonės ir gyvūnai iškvepia kvėpuodami. Uodui stiprus anglies dioksido dvelksmas reiškia, kad valgis yra šalia.
Su šiais spąstais mokslininkai sugavo daugiau nei 28 000 uodų, atstovaujančių 18 rūšių. Iš šios kolekcijos mokslininkai atsitiktinai atrinko apie 1000 uodų, kad galėtų išbandyti laboratorijoje.
Kiekvienas uodas buvo patalpintas į buteliuką, kuris vėliau buvo įdėtas į vandens vonią. Laikui bėgant mokslininkai keitė vandens temperatūrą, padidindami arba sumažindami temperatūrą buteliukų viduje. Mokslininkai stebėjo kiekvieno uodo veiklą ir pastebėjo, kai uodai tapo neaktyvūs, o tai buvo signalas, kad buvo pasiekta viršutinė arba apatinė temperatūros slenkstis.
„Nuostabu buvo matyti, kaip gerai šie maži padarai eksperimentų metu gali toleruoti aukštą temperatūrą, dažnai gerokai aukštesnę už vidutinę aplinkos temperatūrą, kurią matuoja meteorologinės stotys“, – sakė vienas iš tyrimo bendraautorių Gécica Yogo.
Yogo padėjo atlikti tyrimą, kai ji buvo UF mokslinė stažuotoja pagal magistro programą AgroParisTech Prancūzijoje. Dabar ji yra dirvožemio anglies inžinierė INRAE, Prancūzijos nacionaliniame žemės ūkio, maisto ir aplinkos institute.
Tyrėjai teigia dar nežinantys, kas leidžia uodams prisitaikyti prie greitų temperatūros pokyčių.
„Daugelis žmonių nesuvokia, kaip greitai natūrali atranka gali veikti trumpaamžius gyvūnus“, – sakė Danielis Hahnas, UF/IFAS entomologijos ir nematologijos katedros profesorius ir tyrimo bendraautoris. „Nesvarbu, ar uodų šiluminių savybių pokyčius lėmė greita natūrali atranka įvairiais sezonais, sezoninis plastiškumas – panašiai kaip šuo keičia kailį – ar abiejų derinys, šiuo metu dirbame.
Tyrėjai teigia, kad šio tyrimo įžvalgos gali padėti bendruomenėms geriau pasiruošti klimato kaitos poveikiui, nes jie yra susiję su uodais, platinančiais žmonių ir gyvūnų ligas.
"Kuo daugiau uodų aktyvumo, tuo didesnė šių ligų plitimo rizika. Žinios yra galia, o žinojimas, kad uodai bus aktyvesni didesnę metų dalį, gali padėti mums pasiruošti klimato kaitai", - sakė Scheffersas.
Peteris Jiangas, vienas iš tyrimo bendraautorių ir Geinsvilio miesto uodų kontrolės skyriaus entomologas, teigė, kad gyventojai atlieka svarbų vaidmenį kontroliuojant uodus dabar ir ateityje.
Jiang sakė, kad paprasti veiksmai gali sumažinti uodų populiaciją.
„Kaimynai raginami ištuštinti, išimti ar uždengti bet kokias talpyklas, kuriose būtų laikomas vanduo – ypač senus butelius, skardines, šiukšles ir padangas – taisant nesandarus vamzdžius, lauko maišytuvus ir ekranus, uždengti arba apversti mažus laivelius aukštyn kojomis ir du kartus. per savaitę, keičiant vandenį baseinuose, paukščių voniose, naminių gyvūnėlių induose ir vazose su gėlėmis ar auginiais“, – sakė Jiang.
Gyventojai, norintys sužinoti daugiau apie tai, kaip kontroliuoti uodus, gali kreiptis į vietinį UF/IFAS išplėtimo biurą arba savo savivaldybės ar apskrities uodų kontrolės programą.
Be informavimo apie sprendimų priėmimą, tokie tyrimai kaip šis atkreipia dėmesį į klimato kaitos aspektą, kuriam dabar skiriama daugiau dėmesio.
"Kai kalbame apie tai, kaip klimato kaita gali paveikti augalus ir gyvūnus, dažnai kalbame apie rūšių judėjimą į naujas teritorijas, nes keičiasi sąlygos, kitaip tariant, atsiranda kažkas naujo. Tačiau klimato kaita paveiks ir mūsų rūšis. gyventi dabar, kaip labai lankstūs uodai, ir tai yra dar vienas aspektas, į kurį reikia atsižvelgti“, - sakė Scheffersas.
Atsisakymas: AAAS ir EurekAlert! nėra atsakingi už naujienų pranešimų, paskelbtų EurekAlert, tikslumą! prisidedančios institucijos arba už bet kokios informacijos naudojimą per EurekAlert sistemą.
Tyrėjas atranda, kaip uodai integruoja regėjimą ir kvapą, kad galėtų sekti aukas
Clémentas Vinaugeris, Biochemijos katedros docentas, kuria 3D spausdintus šalmus, kad ištirtų, kaip uodai naudoja vaizdinius ir uoslės ženklus savo aukoms sekti. Nuotraukų kreditas: Kristin Rose.
Uodai yra protingesni, nei žmonės galvoja.
Mokslininkai nustatė, kad uodai keičia savo medžioklės rutiną, reaguodami į šeimininko signalus. Pavyzdžiui, Afrikoje uodai dabar atpažįsta, kai žmonės ryte išlipa iš tinklelių ir pradėjo medžioti dažniau dieną nei naktį.
Virginia Tech mokslininkas Clémentas Vinaugeris atrado naują neurobiologiją, susijusią su uodų regėjimu ir uosle, kuri paaiškina, kaip Aedes aegypti uodai seka savo aukas.
Aedes aegypti uodai platina dengės karštligę, chikungunya, Zikos karštligę, Mayaro ir geltonosios karštinės virusus.
„Kasmet uodai paveikia milijonus žmonių. Aš stengiausi suprasti, kaip uodai naršo erdvėje ir laike. Analizuojant, kaip uodai apdoroja informaciją, labai svarbu išsiaiškinti, kaip sukurti geresnius masalus ir spąstus uodų kontrolei“, – sakė Virdžinijos technologijos universiteto Žemės ūkio ir gyvosios gamtos mokslų koledžo Biochemijos katedros docentas Vinaugeris.
Nors mokslininkai daug supranta apie uodų uoslę ir tai, kaip jis taikosi į CO2 iškvėpimų, kad surastų savo šeimininkus, labai mažai žinoma apie tai, kaip uodai naudoja regėjimą.
Vinaugeris atrado, kad sąveika tarp uodų smegenų uoslės ir regos apdorojimo centrų yra tai, kas padeda šiems vabzdžiams taip tiksliai nukreipti savo aukas.
Šios išvados neseniai buvo paskelbtos žurnale „Current Biology“.
Kai uodai susiduria su CO2, juos traukia tamsūs, vizualūs objektai, tokie kaip jų šeimininkai. Šis naujas tyrimas rodo, kad CO2 veikia uodų regėjimo centrų neuronų reakcijas, kad padėtų jiems tiksliau sekti regimuosius objektus.
Vinaugeris ir jo tyrėjų komanda sugebėjo tai nustatyti, pritaisydami uodams mažyčius 3D atspausdintus šalmus ir pririšę juos prie LED skrydžio treniruoklio ir paveikę uodus CO pūtimams.2.
LED uodų skrydžio simuliatorius. Nuotraukų kreditas: Alex Crookshanks.
„Stebėjome uodų reakciją į regos ir uoslės signalus, stebėdami sparnų plakimo dažnį, pagreitį ir sukimosi elgesį“, – sakė Vinaugeris.
Naudodama kalcio vaizdavimo eksperimentus su uodų smegenimis, tyrimų grupė nustatė CO2 moduliuoja uodų nervines reakcijas į atskirus regėjimo dirgiklius.
Ankstesniuose tyrimuose Vinaugeris taip pat naudojo vaizdinius ir nervinius įrašus, kad parodytų, kaip uodų reakcijas uoslės centruose moduliavo ankstesnė uodų patirtis, nes jie sužinojo iš uodų ir kitų bandymų išmesti juos nuo mūsų kvapo.
„Pasaulinė uodų platinamų ligų valdymo strategija apima pernešėjų populiacijų kontrolę, daugiausia naudojant insekticidus. Tačiau uodų platinamos ligos dabar atsinaujina, daugiausia dėl didėjančio populiacijų atsparumo insekticidams. Šiame kontekste mano tyrimais siekiama užpildyti pagrindines žinių spragas mūsų supratimu apie mechanizmus, leidžiančius uodams būti tokiais veiksmingais ligų pernešėjais, o konkrečiau – nustatyti ir apibūdinti veiksnius, kurie keičia jų šeimininko paieškos elgesį“, – sakė Vinaugeris. who is also an affiliated faculty member of the Fralin Life Sciences Institute and the BIOTRANS program.
The focus of Vinauger’s laboratory is to investigate circadian and pathogen induced modulations of mosquito-host interactions while leveraging interdisciplinary tools from biochemistry, neuroscience, engineering, and chemical ecology to study how this affects genes, neurons, and insect behavior.
Other researchers involved in this study were Jeffrey Riffell and Adrienne Fairhall from the Department of Biology and the Department of Physiology and Biophysics at the University of Washington, Floris Van Breugel from the Department of Mechanical Engineering at the University of Nevada-Reno, Michael Dickinson from Caltech, and Omar Akbari from the University of California San Diego.
How to make genetically modified mosquitoes
Aedus aegypti is the ultimate pest. The small, dark mosquito transmits deadly viruses like dengue fever, chikungunya, and the latest illness sweeping through Brazil, the Zika virus. You'll want to watch out for the female aedus aegypti (males don’t bite).
Aedus aegypti eggs are the "iron men" of the insect world. They can last up to a year -- without water. And they can travel -- hitchhiking a ride on planes, trains, and automobiles. That’s exactly how these insects have infested global populations.
Currently, there is no vaccine or treatment for either Zika or dengue. The only way to fight the spread of the disease is to limit the insect population. What if the most viable solution to halt the spread of viral pathogens came from a genetically modified organism?
Enter British biotechnology company Oxitec. Using molecular biology and genetic engineering techniques, scientists at Oxitec have developed a method to limit male mosquitos by inserting a gene that interferes with reproduction and causes death to its offspring. The hope is that if the deadly male mates with wild females, the population will thin. It’s the ultimate kill switch.
On this week’s episode of TechKnow, the team travels to London to visit Oxitec’s headquarters, witnessing first hand how a genetically modified mosquito is engineered in the lab.
Mosquitoes use 3 senses to find and bite you
"Even if it were possible to hold one's breath indefinitely, another human breathing nearby, or several meters upwind, would create a CO2 plume that could lead mosquitoes close enough to you that they may lock on to your visual signature," researchers say. (Credit: iStockphoto)
You are free to share this article under the Attribution 4.0 International license.
Efforts to protect our skin from mosquitoes on a summer nigh may work for a while, but not forever. The pests use visual, olfactory, and thermal cues to home in on their human hosts.
When an adult female mosquito needs a blood meal to feed her young, she searches for a host—often a human. Many insects, mosquitoes included, are attracted by the odor of the carbon dioxide (CO2) gas that humans and other animals naturally exhale. However, mosquitoes can also pick up other cues that signal a human is nearby: they use their vision to spot a host and thermal sensory information to detect body heat.
But how do the mosquitoes combine this information to map out the path to their next meal?
Mosquitoes in a wind tunnel
To find out how and when the mosquitoes use each type of sensory information, researchers released hungry, mated female mosquitoes into a wind tunnel in which different sensory cues could be independently controlled. In one set of experiments, a high-concentration CO2 plume was injected into the tunnel, mimicking the signal created by the breath of a human. In control experiments, researchers introduced a plume consisting of background air with a low concentration of CO2.
For each experiment, 20 mosquitoes were released into the wind tunnel and filmed with video cameras 3D tracking software to follow their paths. When a concentrated CO2 plume was present, the mosquitos followed it within the tunnel as expected. They showed no interest in a control plume that consisted of background air.
“In a previous experiment with fruit flies, we found that exposure to an attractive odor led the animals to be more attracted to visual features,” says Floris van Breugel, a postdoctoral scholar in the lab of Michael Dickinson, professor of bioengineering at the California Institute of Technology.
“This was a new finding for flies, and we suspected that mosquitoes would exhibit a similar behavior. That is, we predicted that when the mosquitoes were exposed to CO2, which is an indicator of a nearby host, they would also spend a lot of time hovering near high-contrast objects, such as a black object on a neutral background.”
Smell the CO2
To test this hypothesis, the researchers did the same CO2 plume experiment, but this time they provided a dark object on the floor of the wind tunnel. They found that in the presence of the carbon dioxide plumes, the mosquitoes were attracted to the dark high-contrast object. In the wind tunnel with no CO2 plume, the insects ignored the dark object entirely.
While it was no surprise to see the mosquitoes tracking a CO2 plume, “the new part that we found is that the CO2 plume increases the likelihood that they’ll fly toward an object. This is particularly interesting because there’s no CO2 down near that object—it’s about 10 centimeters away,” van Breugel says.
“That means that they smell the CO2, then they leave the plume, and several seconds later they continue flying toward this little object. So you could think of it as a type of memory or lasting effect.”
Next, the researchers wanted to see how a mosquito factors thermal information into its flight path. It is difficult to test, van Breugel says. “Obviously, we know that if you have an object in the presence of a CO2 plume—warm or cold—they will fly toward it because they see it,” he says. “So we had to find a way to separate the visual attraction from the thermal attraction.”
Mosquitoes like it warm
To do this, the researchers constructed two glass objects that were coated with a clear chemical substance that made it possible to heat them to any desired temperature. They heated one object to 37 degrees Celsius (approximately human body temperature) and allowed one to remain at room temperature, and then placed them on the floor of the wind tunnel with and without CO2 plumes, and observed mosquito behavior.
They found that mosquitoes showed a preference for the warm object. But contrary to the mosquitoes’ visual attraction to objects, the preference for warmth was not dependent on the presence of CO2.
“These experiments show that the attraction to a visual feature and the attraction to a warm object are separate. They are independent, and they don’t have to happen in order, but they do often happen in this particular order because of the spatial arrangement of the stimuli: a mosquito can see a visual feature from much further away, so that happens first. Only when the mosquito gets closer does it detect an object’s thermal signature,” van Breugel says.
Elegant females
Information gathered from all of these experiments enabled the researchers to create a model of how the mosquito finds its host over different distances. They hypothesize that from 10 to 50 meters away, a mosquito smells a host’s CO2 plume. As it flies closer—to within 5 to 15 meters (16 to 52 feet)—it begins to see the host. Then, guided by visual cues that draw it even closer, the mosquito can sense the host’s body heat. This occurs at a distance of less than a meter.
“Understanding how brains combine information from different senses to make appropriate decisions is one of the central challenges in neuroscience,” Dickinson says.
“Our experiments suggest that female mosquitoes do this in a rather elegant way when searching for food. They only pay attention to visual features after they detect an odor that indicates the presence of a host nearby. This helps ensure that they don’t waste their time investigating false targets like rocks and vegetation. Our next challenge is to uncover the circuits in the brain that allow an odor to so profoundly change the way they respond to a visual image.”
Published in the journal Current Biology, the work provides researchers with exciting new information about insect behavior and may even help companies design better mosquito traps in the future. But it also paints a bleak picture for those hoping to avoid mosquito bites.
“Even if it were possible to hold one’s breath indefinitely,” the authors note toward the end of the paper, “another human breathing nearby, or several meters upwind, would create a CO2 plume that could lead mosquitoes close enough to you that they may lock on to your visual signature.
“The strongest defense is therefore to become invisible, or at least visually camouflaged. Even in this case, however, mosquitoes could still locate you by tracking the heat signature of your body . . . The independent and iterative nature of the sensory-motor reflexes renders mosquitoes’ host seeking strategy annoyingly robust.”
Researchers from the University of Washington contributed to the work, which was funded by the National Institutes of Health.
Conclusion
In the last decade, the role of male mating biology has been repeatedly mentioned as a major limitation to any mass release programmes of sterile insects [7, 8, 90, 91]. The success in controlling other dipterans utilizing SIT has largely been due to the extensive study of male mating biology [92–94]. Therefore, a fundamental knowledge of how males aggregate, encounter females, and copulate as well as techniques to detect alterations in mating behaviours is necessary.
Extensive field-testing is necessary to determine the level of mating competence between colonised vectors and native populations. Entraining colonised vectors to the local environment may increase success. Exposing teneral males to chemical or environmental cues may help condition them to locate sites where females are known to feed or mate. Males may locate mating arenas through experiences gained during their sexually immature period: site fidelity and memory have been suggested in dipterans such as An. arabiensis [95]. Teneral colony males could be housed near potential release sites. This would expose males to local parameters such as photoperiod, nectar sources, and environmental conditions to ensure they are capable of survival after release. The filter rearing system employed in the C. capitata SIT programme exposes colonised insects to more natural environmental conditions, natural host plants, and more natural rearing parameters resulting in a higher quality mating strain [68, 96].
Lastly, is it possible to maintain a genetically modified colony long-term without detriment to mating behaviours? Colonisation of insect vectors for control programmes often leads to a "paradox of genetic breeding": the higher the output typically the lower the quality [97]. Although success in both medfly and melon fly SIT programmes have been attributed to long term colonisation without diminished mating abilities [93, 96], planning should be undertaken to optimize rearing conditions with minimal alteration to "normal" abilities or behaviours. Optimization of rearing conditions, however, should be done with great caution so inadvertent selection of non-beneficial phenotypes is avoided.
Key research questions
Before implementing an SIT programme, there are several points that need further research in order to increase the likelihood of success, especially in regard to An. arabiensis.
Which phenotypic characters are associated with male mating success?
Do males allocate all of their resources into one mating or instead invest in several smaller ejaculates?
Do males swarm every night of their lives?
Which mating behaviours are altered during colonisation and can these be avoided or their effects lessened?
Will entraining vectors to local conditions prior to release increase their mating success?
Will the geographic origin of the mosquito lead to assortative mating?
How can we optimize rearing conditions to make a more competitive mosquito?
Insecticide Resistance in Mosquitoes: Impact, Mechanisms, and Research Directions
Mosquito-borne diseases, the most well known of which is malaria, are among the leading causes of human deaths worldwide. Vector control is a very important part of the global strategy for management of mosquito-associated diseases, and insecticide application is the most important component in this effort. However, mosquito-borne diseases are now resurgent, largely because of the insecticide resistance that has developed in mosquito vectors and the drug resistance of pathogens. A large number of studies have shown that multiple, complex resistance mechanisms—in particular, increased metabolic detoxification of insecticides and decreased sensitivity of the target proteins—or genes are likely responsible for insecticide resistance. Gene overexpression and amplification, and mutations in protein-coding-gene regions, have frequently been implicated as well. However, no comprehensive understanding of the resistance mechanisms or regulation involved has yet been developed. This article reviews current knowledge of the molecular mechanisms, genes, gene interactions, and gene regulation governing the development of insecticide resistance in mosquitoes and discusses the potential impact of the latest research findings on the basic and practical aspects of mosquito resistance research.
MEDŽIAGOS IR METODAI
Insects
Wild-type A. aegypti (line F21 MRA-726, MR4, ATCC®, Manassas, VA, USA) were used in all of the experiments. Groups of 200 larvae were reared on a diet of Hikari Tropic First Bites (Petco, San Diego, CA, USA) in a 26휵흌m covered pan containing 1 cm of water, at 25ଌ, 60널% relative humidity, and under a photoperiod of 12 h:12 h (light:dark). Adults were transfer into mating cages, maintained on 10% sucrose and blood-fed on weekdays on bovine heparinised blood (Lampire Biological Laboratories, Pipersville, PA, USA), using an artificial feeder (D. E. Lillie Glassblowers, Atlanta, GA, USA 2.5 cm internal diameter).
For the mosquitoes used in learning bioassays,
200 same-age animals (both males and females) were separated from the colony at pupation and maintained on 10% sucrose after emergence. Emerged males and females were kept in a collapsible cage (20휠휠 cm BioQuip Products, Rancho Dominguez, CA, USA) for 6 days to allow for mating to occur (random dissection of females revealed that 95% of them had oocytes present). After this time period, female mosquitoes were either captured individually using a mouth aspirator for individual training, or chilled until immobile at 10ଌ for group training, and transferred to either individual or group containers (300 ml clear plastic cups, Solo Cup Company, Lake Forest, IL, USA), the tops of which were covered by a piece of fabric mesh. Females were used in experiments the day following their isolation.
Preliminary experiments
Į A. aegypti, it has been shown that various behavioural activities follow cyclic patterns (Haddow and Gillett, 1957 McClelland, 1959 Boorman, 1961 Gillett et al., 1962 Jones et al., 1972 Trpis et al., 1973). In order to train mosquitoes during periods of the day at which they are responsive to host-associated cues, and determine the best amount of blood meal that maintained motivational states, a series of preliminary experiments was performed. First, behavioural responses to artificial feeding of 6-day-old starved females were tested at four different times of the mosquitoes' subjective day. The results of these preliminary experiments revealed that mosquitoes displayed higher levels of responses a few hours after the onset of the lights and a few hours before the offset of lights (see supplementary material Fig. S1). Consequently, the experiments presented here were performed during the two activity peaks displayed by female A. aegypti (Trpis et al., 1973). In addition, the volume of blood provided during training is an important component for the learning paradigm – a large enough volume is necessary to provide a reward, but the volume needs to be small enough to maintain a high motivational state in the behaving insect. To assess the ingested volume, we exposed mosquitoes to blood for short durations during training and then compared the mass of females with that of unfed and fully engorged females. For individually and group-trained mosquitoes, the amount of blood ingested during training represents
38.57% and 72.51% of a full meal, respectively. For cycloheximide (CXM)-treated mosquitoes, the amount of blood ingested during training represents 16.38% of a complete blood meal (i.e. 2.82ଐ.57 mg n=20 females).
Experimental apparatus
Artificial feeder
Female mosquitoes were handled in the plastic containers described above and trained 24 h after their isolation. The tops of the containers were covered with a fabric mesh, allowing the insects to fly and access the artificial feeder by landing on the surface of the mesh. The artificial feeder ( Fig. 1A ) was composed of a glass feeder (D. E. Lillie Glassblowers 3.8 cm internal diameter, 6 cm height), the bottom of which was sealed with Parafilm®, through which mosquitoes were able to bite. The feeder was filled with 10 ml of bovine heparinized blood (Lampire Biological Laboratories) and connected to a water bath maintaining the temperature of the blood at 36ଌ, which roughly corresponds to human blood temperature. A volatile-delivery system, via a constant, charcoal-filtered airstream (5 cm s 𢄡 ), could be connected to insect containers to deliver the CS ( Fig. 1A ). Similar to the stimulus delivery system of the olfactometer (detailed below), the airflow was split into two circuits, each circuit being made of Teflon® tubing (3 mm internal diameter), conducting the air flow through 20 ml glass bottles filled with 8 ml of either the test solution or the same volume of the corresponding solvent. During training, the choice of the circuit was controlled manually by connecting the tubes into the individual container this enabled us to subject the mosquitoes to streams of either clean ambient air or air loaded with the CS at the same temperature, flow rate and relative humidity.
Olfactometer
To compare the responses of controlled, untrained and trained mosquitoes to different odours, an olfactometer was used. It consisted of an enclosed Y-maze made of Plexiglas® (Cooperband et al., 2008) (110 cm long, 10 cm internal diameter Fig. 1B ). Fans (Rosewill, Los Angeles, CA, USA) were connected to two of the arms of the olfactometer (choice arms) to generate airflows (air speed
20 cm s 𢄡 ). Airflow generated by the fans first went through an air filter (to remove odour contaminants C16x48, Complete Filtration Services, Greenville, NC, USA) and a series of mesh screens and a honeycomb (10 cm long) to create a laminar flow before entering the Y-maze ( Fig. 1B ). As for the artificial feeder, odour delivery was achieved via a charcoal-filtered air stream that was split into two circuits and adjusted via flowmeters equipped with needle valves. Each circuit was made of Teflon® tubing (3 mm internal diameter) conducting the airflow (5 cm s 𢄡 ) through a 20 ml glass bottle containing 8 ml of either the test odour or the control solution (i.e. MilliQ water). To avoid contamination, tubing and bottles were cleaned with ethanol and changed for each odour. Ends of the tubes were placed in the arms of the olfactometer, 4 cm from the fans, and in the centre of the olfactometer's arm. The bottles containing the test and control stimuli were replaced every 15 to 30 min to control for any change in odorant intensity.
To prevent the accumulation of odours in the experimental room, both artificial feeding and olfactometer experiments were conducted in a well-ventilated environmental chamber (Environmental Structures, Colorado Springs, CO, USA), at a temperature (25ଌ) and relative humidity (40%) that remained constant throughout all experiments.
In order to avoid environmental biases, the stimulus and control treatments were randomly exchanged in the olfactometer arms between experiments. In addition, the positions of the different parts of the olfactometer (i.e. choice tubes and fans) were also randomised. Data analysis did not reveal a preference for the left or right side of the olfactometer (P=0.86). After each experiment, the olfactometer was cleaned with ethanol (50%, 70% and 95% ethanol) to remove odorant contamination.
Training protocols
Two conditioning paradigms were adapted in the present work to assess the ability of mosquitoes to learn the association between an olfactory stimulus and a blood reward. The first involved training individual mosquitoes using conditioning protocols adapted from classical insect models for haematophagous insects (Vinauger et al., 2011a). This permitted detailed control of the experimental treatments to determine whether mosquitoes learned the association under Pavlovian conditioning and to investigate the nature of the involved memory form. In a second set of experiments, group training allowed rapid training and efficient testing of different olfactory stimuli as CS.
Individual training
For individual training experiments, single mosquitoes were exposed to L-(+)-lactic acid (LA Sigma, % purity) at a concentration of 22 mmol l 𢄡 in MilliQ water. This concentration is similar to that emitted by human skin (Eiras and Jepson, 1991 Cork and Park, 1996 Geier et al., 1996).
Before the training session began, and before each trial, mosquitoes were allowed to acclimate for 1 min in the absence of stimulation, except for the delivery of a clean air current. After this time, a trial begun when the airflow loaded with LA was delivered for 2 min. The artificial feeder was then placed over the containers for two further minutes, during which LA stimulation was maintained.
From this moment, mosquitoes that did not feed during this period of time were considered as not motivated and discarded from further analysis. Those that landed on the mesh and started biting through the membrane of the feeder were allowed to feed for 20 s before the artificial feeder was removed from the individual container. Only females that fed during the two trials were kept for the analysis. Trials were separated by 20 min. During this inter-trial interval (ITI), mosquitoes were maintained in the same experimental room, and only exposed to a clean air current. Conditioned mosquitoes were submitted to two trials before being tested in the olfactometer, 24 h after the end of the training session.
In order to discard potential effects of CS or US on the performance of mosquitoes during the test, specific control groups were performed where mosquitoes were exposed only to the CS or the US during the first session and tested 24 h later. Another group was exposed to both the CS and the US in an unpaired way during the first session, i.e. in the absence of contingency (Rescorla, 1988), and then tested 24 h later. Additional untrained mosquitoes were tested in the olfactometer while having to choose between two clean air currents, a clean air current versus CO2 (positive control, [CO2]=2300 ppm above ambient level) or a clean air current versus LA (Barrozo and Lazzari, 2004).
Group training
For group training experiments, the following odorants were tested: LA, 1-octen-3-ol [OCT Aldrich, % purity enantiomeric ratio: :1 (GC)], Z-3-hexen-1-ol (Z3H Sigma, 㺘% purity 92% of the Z isomer) and β-myrcene (MYR Fluka, 95% purity). LA was dissolved in MilliQ water at the same concentration as for individual training experiments (22 mmol l 𢄡 ). In order to provide a similar level of humidity – a strong activator of behaviour in mosquitoes – OCT (14 mmol l 𢄡 ) and Z3H (91 mmol l 𢄡 ) were also diluted in MilliQ water. These concentrations were chosen to match the same volatility as odours used successfully in behaviour assessment paradigms similar to our own (Cooperband et al., 2008). For MYR treatments, we used a 1/10,000 odorant dilution (0.58 mmol l 𢄡 ) as higher concentrations caused avoidance behaviours, resulting in no insects leaving the starting chamber.
In a preliminary experiment, solid phase micro-extraction fibres were placed in the two arms of the olfactometer while delivering Z3H in water in one arm and Z3H in mineral oil in the other arm. This allowed us to quantify (via GCMS) the emission rate of Z3H diluted in water or mineral oil. The analysis revealed that emission rates between the two arms were not statistically different (0.98ଐ.33 ng min 𢄡 for mineral oil 1.09ଐ.13 ng min 𢄡 for water).
Similarly to individual training, the air-delivery system was connected to insects' containers to deliver the odorant or the ‘no odour’ (MilliQ water) control ( Fig. 1A ). The training session began when the odorant was perfused into the container for 2 min. The group was then exposed to the blood feeder for 20 min while still delivering the odorant. This succession of events represented one training trial. As for individually trained mosquitoes, groups were submitted to two training trials spaced by a 20 min ITI.
One hour before testing, groups were chilled and females were transferred into individual containers. Mosquitoes that did not feed during the training session (determined by the absence of blood in the abdomen or by the absence of abdominal distension) were considered as not motivated and thus discarded from analysis. Tests were then performed similarly to the individual training experiments, one mosquito being tested at a time. The testing session was performed 24 h post-training. To determine whether the mosquitoes exhibited any innate preference for the test odorants, control groups were also tested. Insects of these groups were naïve and had not been exposed to the odorant prior to the test.
Effect of learning on DEET repellency
We performed an additional series of training experiments in order to test whether mosquitoes' ability to learn the association between odorants and blood feeding could interfere with the action of insect repellents such as DEET (N,N-diethyl-meta-toluamide Supelco, % purity). We thus performed a series of experiments using pre-exposed, DEET-trained and DEET-naïve animals. In these experiments, 100 μl of either 10% DEET/90% ethanol (DEET) or 100% ethanol (solvent) was loaded on to a filter paper (Whatman) that was placed in a 20 ml scintillation vial (DeGennaro et al., 2013).
Different procedures were tested: (a) females trained to LA were tested for their response to LA+DEET versus control (clean air + solvent) (b) females trained to LA+DEET were tested for their response to LA+DEET versus control (clean air + solvent) (c) females pre-exposed to DEET 1 h before training were then trained to LA and tested for their responses to LA+DEET versus control (clean air + solvent) and (d) females pre-exposed to DEET 1 h before training were trained to LA+DEET and tested for their response to LA+DEET versus control (clean air + solvent).
Memory characterisation
The observed performance of trained animals relies on the formation of a mnesic trace that can last for different durations, depending on its consolidated nature (Tully et al., 1994 Tully et al., 2003). Because short-term (STM) and intermediate-term (ITM) memories last from a few to several hours (Tully et al., 2003), we expect the memory that we observed 24 h post-training to belong to longer lasting forms of memory. Among them, the anaesthesia-resistant memory (ARM) formed after massed training and spaced training is not disrupted by cold-induced anaesthesia but insensitive to the protein synthesis inhibitor CXM, while the long-term memory (LTM) is formed after spaced training only and is sensitive to CXM (for a review, see Tully et al., 1994).
Additional treatments were thus performed to investigate the nature of the memory formed during conditioning experiments. Four groups of individually trained mosquitoes were submitted to a 15 min cold shock (2.6ଌ) 1 h before training, 20 min after training, 2 h after training or 6 h after training. The cold shock was delivered by placing the individual container in an ice-filled Styrofoam box (30휵휠 cm). Two additional groups were constituted and individuals from these groups were starved for 14 h and then allowed to feed with either 17 or 35 mmol l 𢄡 of CXM (Tully et al., 1994) in a 10% sucrose solution for 16 h before the training session. All groups were tested 24 h post-training. An additional group was fed on 35 mmol l 𢄡 CXM before its response to CO2 was tested (CXM positive control group). For this group, insects were fed on 35 mmol l 𢄡 CXM in 10% sucrose for the same duration as the experimental groups and tested for their response to CO2 (positive control, [CO2]=2300 ppm above ambient level) versus ambient air.
It is worth mentioning that the CXM-treated groups displayed a higher mortality rate than the sugar-fed groups (34.6% of mortality being observed 8 days after training compared with 12% for sugar-fed females). Interestingly, the increased mortality induced by the ingestion of CXM appears to be due to the ingestion of a warm blood meal, as CXM-fed mosquitoes that were not blood-fed had mortality rates similar to those of sucrose-fed (control) mosquitoes (16% of mortality). These results suggest that the drug might also impair their ability to deal with the heat stress generated by the ingestion of warm blood (Benoit et al., 2011).
To make sure that CXM effects were not affecting the mosquitoes' flight motor responses or olfactory perception, tracking of flight pathways was performed by video recording (Logitech Quickcam pro, 2MPixel Newark, CA, USA) of the experiments in the olfactometer and subsequent analysis of the data in MATLAB (v7.02, The MathWorks, Natwick, MA, USA) using the DLT toolbox (DLT DigitizingTools) (Hedrick, 2008). Three treatment groups were tested: naïve mosquitoes fed on 10% sucrose solution (naïve control) trained mosquitoes fed on 10% sucrose solution (trained treatment) and trained mosquitoes fed on 35 mmol l 𢄡 of CXM in 10% sucrose solution (CXM treatment).
Testing protocols
The testing sessions began when a single mosquito was placed in the starting chamber located at the extremity of the starting arm of the olfactometer and closed in by a transparent Plexiglas® door ( Fig. 1B ). After a 30 s familiarisation period, the door was opened. Led by its positive anemotaxis and optomotor responses (Kennedy, 1940 Takken and Knols, 1999), the insect flew along the starting arm and, at the bifurcation, could choose to follow one of the olfactometer arms, one bearing the stimulus and the other only clean air (plus the associated solvent), by entering into one of the two choice arms. We considered the first choice made by mosquitoes when they crossed the entry of an arm. Females that did not choose or did not leave the starting chamber were considered as not responding and discarded from the preference analyses. On average, 42% of females were motivated to leave the starting chamber of the olfactometer and chose between the two choice arms. For both individually trained and group-trained experiments, more females were active in the trained groups (52% on average) than in the corresponding control groups (33%) (χ 2 test: Pπ.001).
Data analysis
For both individual and group experiments, binary data collected in the olfactometer were analysed and all statistical tests were computed using R software (R Development Core Team, 2013). Comparisons were performed by means of the exact binomial test (α=0.05). For each treatment, the choice of the mosquitoes in the olfactometer was compared either with a random distribution of 50% on each arm of the maze or with the distribution of the corresponding control when appropriate. For binary data, the standard errors (s.e.m.) were calculated as (Le, 2003):
kur p is the observed proportion and n is the number of observations.
For each experimental group, a preference index (PI) was computed the following way: PI=[(number of females in the test arm – number of females in the control arm)/(number of females in the control arm + number of females in the test arm)]. A PI of +1 indicates that all the motivated insects chose the test arm, a PI of 0 indicates that 50% of insects chose the test arm and 50% the control arm, and a PI of 𢄡 indicates that all insects chose the control arm of the olfactometer (adapted from Schwaerzel et al., 2003). Means of instantaneous flight speeds were analysed in Excel and flight speed comparisons were made in R, by means of Student's t-test (α=0.05).