»Fire minutter er for lang tid.«
Sådan lød den besked, bachelorstuderende Chris Zuo sendte mig sammen med billeder af utallige myggestik.
Denne 'massakre' var ikke resultatet af en uheldig campingtur. Chris Zuo havde tilbragt fire minutter i et kammer med 100 sultne myg kun iført en netdragt, som vi troede ville beskytte ham.
Sådan begyndte vores tre år lange rejse for at forstå adfærden hos det tovingede insekt med lange, tynde ben og stikkende munddele: myggen.
Det lyder måske som en plan udtænkt af en sadistisk professor, men vi fulgte faktisk reglerne til punkt og prikke. Universitetets etiske komité havde godkendt proceduren og sikret, at Chris var i sikkerhed og ikke blev presset til noget.
Myggene var sygdomsfrie og hjemmehørende i vores delstat Georgia. Denne session blev desuden både første og sidste gang, nogen blev stukket i løbet af studiet.
Verdens farligste dyr
Når jeg ikke har travlt med at udfordre mine studerende med ubehagelige eksperimenter, er jeg forfatter og professor ved Georgia Tech med over 20 års erfaring i at studere dyrs bevægelser.
Myg er verdens farligste dyr.
De sygdomme, de spreder, fra malaria til denguefeber, forårsager mere end 700.000 dødsfald om året.
Flere mennesker er døde som følge af myg end i krig.
Vi bruger på verdensplan 22 milliarder dollars (cirka142 milliarder kroner) om året på litervis af insektmidler, millioner af kilo larvicider og insektnet, alt sammen for at bekæmpe et lille insekt, der vejer ti gange mindre end et riskorn og kun har 200.000 neuroner.
Alligevel er mennesket ved at tabe krigen mod myggene. De udvikler sig til at trives i byer og spreder sygdomme hurtigere på grund af klimaforandringerne. Hvordan kan så simple dyr finde os så let?
\ Læs også
Forskere ved, at myg har elendigt syn og i stedet er dybt afhængige af kemiske signaler.
Men selvom vi ved, hvad der tiltrækker myg, kan vi ikke nødvendigvis forudsige deres adfærd. Det er lidt som at vide, at et varmesøgende missil går efter varme, men uden viden om hvordan et missil fungerer.
Her kom Chris og hans selvopofrelse i myggerummet ind i billedet.
Ved at følge de mange mygs flyvemønstre omkring ham håbede vi at finde ud af, hvordan de træffer beslutninger som reaktion på hans tilstedeværelse.
Forståelsen af, hvordan myg reagerer på mennesker, er første skridt til at kunne kontrollere dem.
Sådan finder myg deres næste måltid
Ud af 3.500 myggearter er over 100 klassificeret som antropofile, hvilket vil sige, at de har en særlig præference for at stikke mennesker og opholde sig i nærheden af menneskelig bebyggelse frem for at stikke dyr. Mennesker er så at sige deres livret.
Visse arter kan opsnuse én enkelt person blandt en stor flok kvæg for at suge menneskeblod.
Det er ret imponerende, når man tænker på, at myg ikke er særlig gode til at flyve. Der skal ikke mere end en svag brise til, før de må give op. Faktisk skal der kun en vindstyrke til, som svarer til den en svingende hestehale kan skabe.
Under mere rolige forhold bruger myggene deres mikroskopiske hjerne til at følge menneskers varme, fugt og lugte, som bliver båret med vinden.
Dårligt syn og begrænset flyveevne
Kuldioxid, som alle levende dyr udånder, er særligt tiltrækkende. Myg registrerer CO2 lige så tydeligt, som vi registrerer lugten fra en overfyldt skraldespand. De kan opsnuse CO2 op til 9 meter væk, selv når koncentrationen kun er få dele per million – som et par kopper farvestof i en olympisk svømmepøl.
Myggenes syn hjælper dem heller ikke meget i jagten på deres næste blodige måltid. De har såkaldte facetøjne, som er sammensat af mange hundrede enkelt-øjne eller ommatidier, som hver især er omtret lige så brede som et menneskehår.
Det skaber et lidt sløret, pixeleret billede. På grund af den begrænsede billeddannelsesevne kan en myg kun skelne et menneske på få meters afstand.
Med synet alene kan den ikke se forskel på et menneske og et lille træ. Den granser derfor alle mørke objekter.
Indsamling af flyvedata
Udfordringen ved at studere myggenes flyvning er, at (ligesom med teenagere) er det meste af deres adfærd meningsløs støj. Myg, der flyver rundt i et tomt rum, ændrer for det meste tilfældigt fart og retning. Vi havde brug for mange flyvebaner for at kunne filtrere støjen fra.
En af vores samarbejdspartnere, Ring Cardé fra University of California, Riverside, fortalte os, at forskere tilbage i 1980’erne lavede 'bite studies' ved at smide tøjet og slå de myg ihjel, der landede på deres nøgne kroppe. Nøgenheden skulle eliminere forstyrrende faktorer som farven på tøjet.
Chris og jeg så på hinanden. Sidde nøgne og vente på at blive myggeføde? Vi designede i stedet netdragten, som Chris oprindeligt bar i myggerummet. Men efter at have set de mange stik på Chris måtte vi finde en bedre løsning.
Denne gang vaskede Chris sit tøj i uparfumeret vaskemiddel og bar handsker og ansigtsmaske. Han skulle blot stå stille og vente, mens en sky af myg sværmede omkring ham
Flere data om myggeflyvning end i hele forskningshistorien
USA's nationale sundhedsmyndighed, Centers for Disease Control and Prevention, introducerede os for Photonic Sentry, som er et kamera, der kan spore hundredvis af flyvende insekter i et rum samtidigt.
Kameraet optager 100 billeder i sekundet med en opløsning på 5 mm i et rum på størrelse med en etværelseslejlighed.
På blot få timer skabte Chris og en anden ph.d.-studerende, Soohwan Kim, flere data om myggeflyvning end der fandtes i hele forskningshistorien.
Jörn Dunkel, Chenyi Fei og Alex Cohen, vores matematiker-kolleger fra MIT, fortalte os dog, at formen på Chris’ krop stadig var for kompliceret, hvis man ville studere myggenes reaktioner i detaljer. Matematikere er eksperter i at koge komplekse problemer ned til deres kerne.
Chenyi Fei foreslog, at vi skulle skåne Chris. Hvorfor ikke erstatte ham med en enkel model: en sort styroporkugle på en pind kombineret med en beholder med kuldioxid?
I løbet af de næste to år filmede Chris, hvordan myggene nådesløst kredsede om styropor-modellerne. Derefter støvsugede han dem op uden at blive stukket.
Fortolkning af flyvebanerne
En myg flyver på samme måde, som man styrer et fly: den drejer til venstre eller højre, accelererer eller bremser. Vi fastlagde myggens flyveadfærd som en funktion af dens fart, position og retning i forhold til målet som første skridt i at skabe vores model af myggens adfærd.
Vores tillid til vores adfærdsregler voksede, i takt med at vi analyserede flere flyvebaner. Vi brugte i alt 20 millioner datapunkter med myggenes position og hastighed.
Metoden, hvor man bruger observationer til at styrke en given matematisk hypotese, kaldes Bayesiansk inferens og går 200 år tilbage. Vi illustrerede den observerede myggeadfærd i en webapplikation.
Med vores model kunne vi vise, hvordan forskellige mål får myg til at flyve forskelligt. Visuelle mål skaber ’fly-by’, hvor mygene suser forbi. Kuldioxid får dem til at lave 'double takes', hvor de sænker farten tæt på målet. Kombinationen af et visuelt signal og CO2 skaber højhastigheds-kredsløb omkring målet.
Første skridt mod at overliste myggene
Indtil nu havde vi kun brugt forsøg med styroporkugler til at træne modellen. Den virkelige test var, om den kunne forudsige myggenes bevægelse omkring et menneske. Chris gik tilbage i kammeret, denne gang iført helt hvidt tøj og en sort hat, nærmest som en levende skydeskive.
Vores model forudsagde med succesfordelingen af myg omkring ham. Vi identificerede farezoner, hvor der var høj sandsynlighed for, at myg kredsede om ham.
Når vi kan forudsige myggenes adfærd, har vi taget første skridt mod at overliste dem. I områder med mange myg designer man huse, der gør det sværere for myg at følge menneskelige spor og trænge ind.
På samme måde suger mygefælder myggene ind, når de kommer tæt nok på, men de lader stadig mellem 50 og 90 procent af myggene slippe væk.
Mange af disse designs bygger på at prøve os frem. Vi håber, at vores studie kan give et mere præcist værktøj til at udvikle metoder til fangst eller afskrækkelse.
Da Chris' mor var med til hans forsvar af hans masterprojekt, spurgte jeg hende, hvordan det føltes, at hendes søn havde brugt sig selv som lokkemad for myg. Hun sagde, at hun var meget stolt. Det er jeg også, og ikke mindst fordi jeg er lettet over, at Chris aldrig bad mig om at tage hans plads i myggekammeret.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
\ Kilder
