Необычные условия обитания на термальных площадках Долины гейзеров и круглогодичный экологический туризм ускоряют эволюцию опасных комаров

Гейзерный комар

Кошмар лондонского метро обнаружен на Камчатке: в термальных источниках он эволюционирует еще быстрее, чем в подземке.
Тепло круглый год. Влажно. Илистые термальные лужи. И периодически подают много свежей горячей крови. Идеально.
Это рай. В понимании комаров. Комаров, обитающих в Долине Гейзеров на Камчатке.
В 2018 году, аккурат перед началом пандемии, после завершения международной конференции в Петропавловске-Камчатском двое британских ученых-эпидемиологов посетили Долину гейзеров с туристической группой. Во время экскурсии по термальным площадкам они случайно поймали на себе несколько экземпляров укусивших их необычно крупных комаров. Поскольку дело было в феврале, ученых-биологов из Кембриджского университета Френсиса Крика и Джеймса Уотсона крайне заинтересовало, каким образом комары приспособились к выживанию при отрицательных температурах. Ведь им нужно чем-то питаться. Но чем? Кроме того, ученые обратили внимание, что укусы комаров не вызывали характерного зуда и чесотки, что было очень необычно. Собрав несколько экземпляров имаго, личинок и даже один яичный плотик комаров в ближайших термальных источниках, ученые организовали международную группу по изучению столь необычного природного феномена. Первые результаты исследования оказались настолько ошеломляющими, что Уотсон и Крик под видом гидов-волонтеров устроились в местное ООПТ «Кроноцкий государственный биосферный заповедник» и провели серию проб и экспериментов с комарами. Работы продолжались в течение шести месяцев с октября по март 2019 года непосредственно в Долине гейзеров.

“
Когда-то подобная история случилась при весьма драматических обстоятельствах в Лондонском метро. В начале войны лондонцы прятались в метро во время немецких бомбардировок. Тысячи людей скапливались плотными массами в тоннелях под землей. И тут на них нападал враг, которого они не ждали. Culex molestus, или подвальный комар, который теперь известен также как «комар лондонского метро». Комар стал кошмаром.
Полная темнота. Звук капающей с потолка влаги. Тепло. Влажно. Под ногами хлюпают лужи. Кирпичные стены, потемневшие от пыли с тормозных колодок поездов. Связки кабелей вдоль стен. И много теплокровных – людей. Людей испуганных, истощенных, грязных, потных. Идеальная мишень, идеальные условия для нападения и размножения. Комары лондонского метро сосали кровь пассажиров и откладывали яйца в лужах, затопленных шахтах и отстойниках для сточных вод.
Комары метро настолько досаждали лондонцам военного времени, что и после войны продолжались их исследования, включая генетический анализ. Лондонское метро стало новым экспериментальным полигоном. Но не только для ученых, но и для эволюции – она отрабатывала новые методы ускоренного видообразования в темных шахтах и тоннелях подземки. Через 80 лет оказалось, что уроки военного времени комарами не забыты, но случилось это почти что на другом конце земного шара – на Камчатке.

Прочитать о кошмаре лондонского метро можно здесь >>>
Подобная история уже случалась почти век назад в Лондоне. Теперь еще и на Камчатке. Эволюция и природа подкидывают нам сюрпризы.
Оказалось, что обычные комары Culex pipiens из Долины гейзеров эволюционировали настолько сильно, что их уже вполне можно выделить в отдельный вид. Потребуются уточнения, необходимо провести, например, анализ ДНК комаров, но на поведенческом, морфологическом и физиологическом уровне это уже совершенно особые существа.

Итак, что установили ученые из Кембриджа:
Морфология гейзерного комара
  • Размеры
    Гейзерные комары статистически достоверно увеличились в размерах по сравнению с нативным голотипом, увеличился относительный размер крыльев, а антенн, наоборот, уменьшился. Более крупные размеры  особей гейзерного комара решают две задачи: они способны противостоять вихрям винтов вертолета и быстрее достичь выходящей из него туристической группы, чтобы сразу приступить к кровососанию. Выяснилось, что поскольку экскурсия длится примерно 45 минут, за это время комары могут получить максимальное количество крови и разлететься по своим термальным площадкам.

  • Удлиненный хоботок
    От укуса обычных комаров легко защищает плотная и грубая одежда вроде горки, брезентовой штормовки и тп. Но не в случае гейзерного комара. Его хоботок почти на 70 процентов длиннее обычного и таким образом может прокусывать даже плотный брезент куртки сварщика. Это подтверждено экспериментально. Удлинение хоботка позволяет комарам со стопроцентной вероятностью произвести результативный укус человека даже в зимней одежде. У личинок имеются морфологические особенности, которые можно отнести к приспособлениям к повышенной температуре, а именно, более толстая кутикула.

  • Органы чувств
    Обычные комары способны обнаруживать свою добычу несколькими способами. Они ориентируются на запах молочной кислоты, содержащейся в поте (на расстоянии до нескольких километров), на углекислый газ, выдыхаемый человеком (сотни метров) на тепловое излучение (несколько метров) и на движение. Предполагается, что антенны гейзерного комара редуцировались вследствие того, что его добыча всегда появляется на расстоянии не более нескольких сотен метров и всегда в гарантированно известном направлении. Впрочем, есть предположение, что комары узнают о приближении вертолета по тепловому излучению его двигателей и шумовому эффекту. 

  • Развитие
    Важно понимать, что средняя продолжительность жизни обычной самки С. pipiens в значительной степени зависит от температуры. В лабораторных условиях, на углеводном питании при +25 °C самки живут в среднем 40 дней; в случае отсутствия питания продолжительность жизни сильно сокращается. Самцы живут в два раза меньше.
    Сроки жизни имаго гейзерного комара поразили ученых. Выращенные из яиц, собранных в Долине гейзеров, комары демонстрировали продолжительность жизни втрое большую, причем продолжительность жизни самки и самца не отличалась. Развитие личинок протекало почти в два раза быстрее, чем у обычных Culex, что как раз понятно, принимая во внимание высокую температуру источников, в которых они обитали. Второй важной особенностью личинок, обнаруженной британскими учеными, оказалась пониженная требовательность личинок к содержанию кислорода в воде.

Длина хоботка гейзерного комара на 70 процентов больше, чем у обычного.
Физиология гейзерного комара
  • Анестетики в слюне
    Исследователей в самый первый момент поразило отсутствие реакции человеческого организма на укус – нет зуда и чесотки. Было обнаружено, что кроме обычного комариного антикоагулянта в слюне гейзерного комара обнаружен анальгетик, наподобие того, который имеется у клещей. Это имеет огромное адаптивное значение – поскольку место укуса не болит, жертва на него не реагирует, и комар имеет возможность насосаться крови в несколько раз больше, ничем не рискуя.  

    1
  • Самцы питаются кровью
    Самцы нативного вида Culex pipiens питаются нектаром растений. Самки могут питаться как кровью теплокровных, так и нектаром. Кровь им необходима как источник белка для образования яиц. Зимой у самцов гейзерного комара отсутствует возможность питаться нектаром растений, поэтому так же как и самки, они перешли на облигатное питание человеческой кровью. Предполагается, что у гейзерного комара в связи с этим возможен партеногенез.

    2
  • Размножение не имеет сезонности
    Размножение гейзерного комара не имеет сезонности и продолжается по мере насыщения самок кровью, то есть круглый год. Вследствие этого наблюдается взрывной рост численности гейзерного комара на термальных площадках. Возможен занос нового вида в кальдеру вулкана Узон с попутным вертолетом на членах туристической группы. Поэтому целесообразно было бы проводить санобработку салона вертолетов после посадки туристов на борт перед вылетом из ДГ.

    3
  • Устойчивость к репеллентам
    Устойчивость к существующим репеллентам у гейзерного комара существенно повышена. По-видимому, обитание и размножение на термальных площадках с их богатой и агрессивной химией привело и к химической эволюции, повысив резистентность комаров к инсектицидам.
    4
Локальная изоляция микропопуляций гейзерного комара, как причина ускоренной его эволюции
Ученые не только констатируют факты сильнейшей морфологической, физиологической и поведенческой дивергенции гейзерных комаров, но и дают предварительный анализ причин, которые привели к таким сенсационно быстрым изменениям в их биологии. Они предполагают, что в данном случае сыграли роль три фактора.
Здесь много перезимовавших комаров...
Факторы эволюции гейзерного комара
  • Локальная обособленность
    Сильная локальная обособленность микрополуяций комаров отдельных термальных площадок привела к взрывному росту морфологической изменчивости. Ситуация еще более усугубляется в зимний период, когда отдельные термали – эволюционные котлы Долины гейзеров – совершенно изолированы друг от друга.
  • Агрессивность среды обитания
    Агрессивность среды обитания приводит к повышенному числу микромутаций в популяции гейзерных комаров. Термальные площадки отличаются не только высокой температурой, но и целым набором агрессивных веществ-мутагенов: сурьмы, мышьяка, цинка, сероводорода, серы, цианидов и т.д.
  • Экологический туризм
    Круглогодичный экологический туризм, по мнению авторов из Кембриджского университета – ключевой фактор эволюции гейзерных комаров. Обычные комары, как указывалось выше, живут максимум 20-40 дней. Некоторые из них способны перезимовать в укрытиях. В любом случае, зима – период менопаузы у всех насекомых. Даже термальные площадки, которые казалось бы, обеспечивали комаров укрытиями с положительными температурами, не могли бы дать им пищу в зимний период. И только ежедневно прибывающие группы туристов радикально изменили эту ситуацию. Постоянный приток свежей крови в Долину гейзеров обеспечил гейзерным комарам круглогодичный источник питания, позволил размножаться несколько раз в год, то есть многократно ускорил ход микроэволюционных процессов, а также стимулировал выработку уникальных морфологических приспособлений. Вполне вероятно, что приток иностранных туристов способствовал тому, что в популяции комаров хранился и возбудитель дирофиляриоза, который характерен, скорее, для регионов Юго-Восточной Азии.
Гейзерные комары как переносчики заболеваний
Вот это оказалось самым неприятным моментом. В организме гейзерных комаров обнаружен как минимум один возбудитель, опасный для человека. Дирофиляриоз (от лат. «diro, filum»— «злая нить») — это природно-очаговое заболевание, вызываемое гельминтом рода Dirofilaria, и которое характеризуется медленным развитием и длительным хроническим течением. Переносчики заболевания – комары, через укусы которых происходит заражение человека. Источником заражения комаров являются собаки, кошки, дикие животные. Человек является промежуточным хозяином, в его организме возбудитель находится в личиночной стадии.

Дирофиляриозом могут заболеть люди всех возрастных категорий, но большей опасности подвергаются те, кто имеет непосредственный контакт с переносчиками гельминтоза – комарами. В группу риска входят жители населенных пунктов, находящихся вблизи водоемов (приречной, приозерной, заболоченной местности); работники рыбхоза, лесхоза; дачники, рыбаки, охотники; владельцы собак (реже – кошек); путешественники, особенно, любители «зеленого туризма».
Как правило, местом локализации возбудителя заболевания является соединительнотканная капсула, заполненная серозно-гнойным экссудатом. Для паразитов типично местонахождение – под кожей или в слизистой оболочкой, однако встречаются случаи, при которых очагом поражения становятся легкие, плевра, сердечная мышца. Паразит имеет нитевидное тело белого или светло-желтого цвета, суживающееся к обоим концам. Гельминт со временем гибнет, постепенно разлагаясь в тканях организма, вызывая воспаления и некрозы близлежащих тканей.


В месте укуса комара-носителя появляется уплотнение, размером с просяное зерно, возникает зуд, который никого не настораживает, поскольку является естественной реакцией на комариные ферменты. Вскоре уплотнение и зуд исчезают. Начинается миграция паразита под кожей. Гельминт может перемещаться на расстояние в несколько десятков сантиметров.
В 50% случаев заболевания дирофиляриозом паразит локализуется под кожей век, конъюнктивой или слизистой оболочкой, а иногда – в глазном яблоке. Поражение кожи век и бровей сопровождается отеком по типу Квинке, причиной которого является паразитирование дирофилярии в подкожно-жировой клетчатке.
Статья Дж. Уотсона и Ф. Крика о гейзерных комарах опубликована в четвертом, апрельском номере журнала «Нogvarts University Magazine» в 2021 году.
Множество влажных местообитаний, луж, термальных источников предоставляет гигантские возможности для размножения гейзерных комаров
Приезжайте в Долину гейзеров! Мы ждем вас!
Мы вам всегда рады!

У вас есть уникальная возможность поучаствовать в процессе эволюции
Комаров вы можете посмотреть в Нижнем зале Зоологического музея.

Записаться на экскурсию про комаров и паразитов