Cientos de mosquitos hambrientos, un estudiante voluntario y un traje de malla nos ayudaron a comprender cómo estos insectos mortales alcanzan sus objetivos.

“Cuatro minutos es demasiado.”

Algunos de los resultados de picazón de Chris Zuo después de su sesión con mosquitos. David L. ¿Eh?

Es una nota que me envió el estudiante Chris Zuo junto con fotografías de innumerables picaduras de mosquitos en su piel desnuda. Esta masacre de cuerpo entero no fue el resultado de una acampada equivocada. Pasó ese tiempo limitado en una habitación con 100 mosquitos hambrientos mientras vestía nada más que el traje de malla que pensábamos que lo protegería.

Así comenzó nuestro viaje de tres años intentando comprender el comportamiento de un insecto engañosamente simple: el mosquito. Puede parecer el plan sádico del profesor, pero en realidad hicimos todo de acuerdo con las reglas. La Junta de Revisión Institucional de nuestra universidad aprobó nuestros procedimientos, garantizando que Chris estuviera seguro y no coaccionado de ninguna manera. Los mosquitos estaban libres de enfermedades y eran nativos de nuestro estado natal de Georgia. Y esta sesión resultó en el primer y último bocado que cada uno recibió durante el estudio.

Además de mi papel como estudiante torturador, soy autor y profesor en Georgia Tech con más de 20 años de experiencia estudiando el movimiento animal.

Los mosquitos son el animal más peligroso del mundo. Las enfermedades que transmiten, desde la malaria hasta el dengue, causan más de 700.000 muertes al año. Ha muerto más gente a causa de los mosquitos que a causa de las guerras.

El mundo gasta 22 mil millones de dólares al año en miles de millones de litros de insecticidas, millones de libras de larvicidas y millones de mosquiteros tratados con insecticidas, todo para combatir un insecto diminuto que pesa 10 veces menos que un grano de arroz y tiene sólo 200.000 neuronas.

Sin embargo, la gente está perdiendo la guerra contra los mosquitos. Estos insectos están evolucionando para prosperar en las ciudades y propagar enfermedades más rápidamente con el cambio climático. ¿Cómo pueden animales tan simples encontrarnos tan fácilmente?

Los científicos saben que los mosquitos tienen una vista terrible y dependen de señales químicas para compensar. Sin embargo, saber qué atrae a los mosquitos no es suficiente para predecir su comportamiento. Quizás sepas que un misil buscador de calor se siente atraído por el calor, pero aún no sabrás cómo funciona el misil.

Entra Chris y su autosacrificio en la sala de mosquitos. Al seguir el vuelo de muchos mosquitos a su alrededor, esperábamos determinar cómo tomaban decisiones en respuesta a su presencia. Comprender cómo reaccionan los mosquitos ante los humanos es el primer paso para controlarlos.

Cómo atacan los mosquitos a su comida

De las 3.500 especies de mosquitos, más de 100 especies están clasificadas como antropófilas, lo que significa que prefieren a los humanos para almorzar. Ciertas especies de mosquitos encontrarán una persona entre toda una manada de ganado para chupar sangre humana.

Esto es toda una hazaña teniendo en cuenta que los mosquitos no vuelan bien. Dejan de volar con una ligera brisa de 2 a 3 mph, la misma velocidad del aire generada por el movimiento de la cola de un caballo. En condiciones más tranquilas, los mosquitos usan sus diminutos cerebros para rastrear el calor, la humedad y los olores humanos a favor del viento.

El dióxido de carbono, un subproducto de la respiración de todos los animales vivos, resulta especialmente atractivo. Los mosquitos perciben el dióxido de carbono como usted nota el hedor de un recipiente lleno, detectándolo hasta a 30 pies (9 metros) del huésped, donde las concentraciones caen a unas pocas partes por millón, como unos cuantos vasos de pintura en una piscina olímpica.

Al igual que los superfans, los mosquitos se sienten atraídos por el contorno oscuro del logotipo de Georgia Tech. David L. Hu, Tecnología de Georgia

La visión de un mosquito no es de mucha ayuda mientras busca su próxima comida de sangre. Sus dos ojos compuestos tienen varios cientos de lentes individuales llamados omatidios, cada uno del ancho de un cabello humano. Producen un mosaico algo borroso o una imagen pixelada. Gracias a las leyes de la óptica, los mosquitos pueden distinguir a una persona del tamaño de un adulto a sólo unos metros de distancia. No pueden distinguir a un hombre de un árbol pequeño sólo con su visión. Examinan cada objeto oscuro.

Recopilación de datos de trayectoria 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 generalmente realizan cambios aleatorios en la velocidad y dirección de vuelo. Nos tomó muchas rutas de vuelo para cortar el ruido.

Con un traje de rejilla, Chris Zuo espera que pasen los mosquitos mientras cuestiona sus elecciones de vida. David L. Hu, Tecnología de Georgia

Uno de nuestros colaboradores, el biólogo Ring Karde de la Universidad de California en Riverside, nos dijo que en la década de 1980, los científicos realizaban “estudios de picaduras” desnudándose hasta quedarse en ropa interior y abofeteando a los mosquitos que se posaban en sus cuerpos desnudos. Dijo que la desnudez evitaba variables confusas, como el color de la tela de la camisa.

Chris y yo nos miramos. ¿Sentado desnudo y esperando ser víctima de los mosquitos? En lugar de eso, diseñamos el traje de malla que Chris usó originalmente en la sala de mosquitos. Pero después de ver las mordeduras de Chris, necesitábamos una forma mejor.

En cambio, Chris lavó ropa de manga larga con detergente sin perfume y usó guantes y una mascarilla. Totalmente protegido, Chris sólo tuvo que quedarse de pie y esperar mientras la nube de mosquitos lo rodeaba.

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades 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 solo unas horas, Chris y otro estudiante de posgrado, Soohwan Kim, generaron más datos sobre el vuelo de los mosquitos de los que se habían medido anteriormente en la historia de la humanidad.

100 mosquitos vuelan alrededor de Chris Zuo durante 10 minutos. Sólo se muestran parte de las pistas.

Jorn Dunkel, Chenii Fei y Alec Cohen, nuestros colaboradores matemáticos en el MIT, nos dijeron que la geometría del cuerpo de Chris todavía es demasiado complicada para estudiar las respuestas de los mosquitos. Los matemáticos se destacan por simplificar problemas complejos hasta su esencia. Chenyi sugirió que fuéramos suaves con Chris: ¿por qué no reemplazarlo con un simple muñeco: una bola de poliestireno negra en un palo combinada con un bote de dióxido de carbono?

Durante los dos años siguientes, Chris filmó mosquitos dando vueltas implacablemente en círculos sobre la espuma de poliestireno. Luego aspiró los mosquitos, intentando no picarlos.

Descifrando caminos

Un mosquito vuela como un avión: gira a izquierda o derecha, acelera o frena. Determinamos el comportamiento del mosquito en vuelo en función de su velocidad, ubicación y dirección en relación con el objetivo como primer paso en la creación de nuestro modelo de su comportamiento.

El vuelo del mosquito cambia según el tipo de objetivo que se presenta. David L. ¿Eh?

Utilizando nuestro modelo, mostramos cómo diferentes objetivos hacen que los mosquitos vuelen de manera diferente. Los objetivos visuales inducen el vuelo estacionario, donde los mosquitos pasan volando junto al objetivo. El dióxido de carbono provoca una doble mirada, donde los mosquitos disminuyen la velocidad cerca del objetivo. La combinación de la señal visual y el dióxido de carbono crea patrones orbitales de alta velocidad.

Hasta ahora sólo hemos utilizado experimentos con esferas de poliestireno para entrenar nuestro modelo. La verdadera prueba era si podía predecir los vuelos de los mosquitos alrededor de un hombre. Chris regresó a la cámara, esta vez vestido con ropa blanca y un sombrero negro, transformándose en una manzana. Nuestro modelo predijo con éxito la distribución de los mosquitos a su alrededor. Hemos identificado zonas de peligro, donde existe una alta probabilidad de que un mosquito dé vueltas a su alrededor.

Anticipar el comportamiento de los mosquitos es el primer paso para burlarlos. En áreas propensas a los mosquitos, la gente diseña casas con características que evitan que los mosquitos sigan las señales humanas y entren. De manera similar, las trampas para mosquitos atraen a los mosquitos cuando se acercan, pero aun así permiten que entre el 50% y el 90% de los mosquitos escapen. Muchos de estos diseños se basan en prueba y error. Esperamos que nuestro estudio proporcione una herramienta más precisa para diseñar métodos para atrapar o repeler mosquitos.

Cuando la madre de Chris asistió a la defensa de su amo, le pregunté cómo se sentía acerca de que su hijo fuera utilizado como cebo para mosquitos. Dijo que estaba muy orgullosa. Yo también, y no sólo porque me sentí aliviado de que Chris no me hubiera pedido que ocupara su lugar en la cámara de los mosquitos.