(James Gathany/CDC) 
Im Jahr 2020 ist die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzte, dass fast die Hälfte der Weltbevölkerung gefährdet sei Malaria , während etwa 627.000 Menschen an der Krankheit starben.
Obwohl möglicherweise bald ein Malaria-Impfstoff verfügbar sein könnte (die WHO empfohlen eine für Kinder letztes Jahr), Malaria ist nur eine von mehreren durch Mücken übertragenen Krankheiten. Und die Gesamtzahl der durch Mücken verursachten Infektionen beträgt wird bestimmt steigen als Klimawandel erweitert die Mückenpopulationen.
Um die Krankheitslast durch Malaria und andere durch Mücken übertragene Krankheiten zu verringern, müssen wir daher weiterhin wirksame Instrumente zur Bekämpfung der Mückenpopulationen entwickeln.
Ein Hauptziel ist ihre Kopulation in der Luft. Beim Paarungsritual der Mücken identifiziert und verfolgt ein Männchen ein fliegendes Weibchen, indem es deren schwachen Flugton wahrnimmt.
Wenn das Männchen das Weibchen nicht richtig hören kann, schlägt die Jagd fehl und es kommt nicht zur Paarung. Die Fortpflanzung bei Mücken hängt entscheidend von ihrem Gehörsinn ab.
Wir haben das Verhalten von Mücken untersucht, die Malaria verursachen (die Anopheles gambiae Art), um mehr darüber zu verstehen, wie Männchen auf Weibchen achten, um sich einen Partner zu sichern. Unsere Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte .
Aber zuerst ein paar Hintergrundinformationen. Der Mechanismus des Hörens bei Mücken ist einzigartig, aber noch wenig verstanden.
Die Ohren beider Geschlechter sind für die Fluggeräusche des anderen nahezu taub, deren Frequenzen einfach zu hoch sind, um hörbar zu sein. Um einander zu hören, bedienen sie sich eines Tricks aus der Physik.
Wenn sich männliche und weibliche Flugtöne in einem Mückenohr vereinen, erzeugen sie niedrigerfrequente – und daher hörbare – „Phantomtöne“, sogenannte „Phantomtöne“. Verzerrungsprodukte .
Verzerrungsprodukte existieren nur im Inneren des Mückenohrs und können außerhalb desselben nicht gehört oder aufgezeichnet werden.
Eine männliche Mücke muss daher fliegen, um ein fliegendes Weibchen zu hören. Und sein eigener Flugton muss innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs liegen, um bei einer bestimmten Frau hörbare Verzerrungsprodukte zu erzeugen.
Wir lauschten den Flugtönen der Mücken
Wir haben die Flugtöne (oder „Flügelschläge“) von Mücken in Brutkästen aufgezeichnet, die mit hochempfindlichen Mikrofonen ausgestattet waren.
Unsere Experimente umfassten die Untersuchung von 100 Männchen und 100 Weibchen in getrennten Inkubatoren, einzelnen Mücken (ein Männchen oder eine Frau getrennt) sowie einem gemischten Inkubator mit 50 Mücken jedes Geschlechts.
Bei den Inkubatoren versuchten wir, die Bedingungen ihrer natürlichen Umgebung durch Beleuchtung sowie durch die Steuerung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit nachzuahmen.
Wir konnten die Häufigkeit der Flügelschläge der Mücken über mehrere Tage und zu verschiedenen Tageszeiten messen.
Wir fanden heraus, dass männliche Mücken, aber nicht weibliche, ihre Flugtöne in einem täglichen Muster änderten. Indem sie ihre Flügel etwa 1,5-mal schneller schlagen als die Weibchen, optimieren Männchen ihre Fähigkeit, ein einzelnes Weibchen in überfüllten Schwärmen zu erkennen.
Vor mehr als einem Jahrzehnt schlugen Wissenschaftler eine akustische Interaktion zwischen Männern und Frauen vor und beschrieben sie als „ Harmonische Konvergenz '. Während sie das gleiche Verhältnis von Flügelschlägen ermittelten, das es Mücken des anderen Geschlechts ermöglicht, einander zu hören (das Äquivalent von 1,5 männlichen Flügelschlägen zu einem weiblichen Flügelschlag), stellten wir fest, dass dies standardmäßig geschieht und eigentlich keine Interaktion erfordert zwischen den Geschlechtern.
Bemerkenswerterweise stellten wir fest, dass die Männchen in der Dämmerung schneller mit den Flügeln schlugen als zu anderen Tageszeiten. Das macht Sinn, weil in Anopheles gambiae Männchen fliegen überwiegend in der Abenddämmerung, wenn sie Paarungsschwärme bilden, oft aus 1.000 oder mehr Mücken.
Diese Schwärme werden sporadisch von einigen jungfräulichen Weibchen besucht. Wie Sie sich vorstellen können, ist es nicht einfach, einen Paarungspartner zu finden.
Die Erhöhung der Flügelschlagfrequenz der Männchen in der Dämmerung verändert die Frequenz der Verzerrungsprodukte, die für das männliche Ohr hörbarer werden als diejenigen, die zu anderen Tageszeiten entstehen. Indem sie ihren Flügelschlag im Schwarm anpassen, können sie die Weibchen besser hören und erhöhen ihre Chancen, eines zu finden, mit dem sie sich paaren können.
Die Anpassung des Flugtonus der Männchen wird teilweise durch ihre zirkadianen Uhren gesteuert. Ein schnellerer Flügelschlag dürfte für die Männchen sehr energieintensiv sein, weshalb sie dieses Verhalten auf die Zeit des Schwärmens beschränken.
Was bedeuten unsere Erkenntnisse?
Es wird wichtig sein, ähnliche Experimente außerhalb des Labors zu wiederholen, insbesondere bei Mückenschwärmen in ihrem natürlichen Lebensraum. In Tansania haben wir bereits damit begonnen, daran zu arbeiten.
Dennoch eröffnen diese Erkenntnisse neue Wege für die Erforschung der Evolutionsökologie des Hörens, des einzigartigen Hörsystems bei Mücken und des Mückenverhaltens im weiteren Sinne.
Sie könnten auch zur Mückenbekämpfung beitragen. Im Rahmen Vektorsteuerungsprogramme , werden mutierte Männchen in die Wildnis entlassen, um die lokalen Mückenpopulationen zu zerstören. Mutierte männliche Mücken sind genetisch veränderte Wenn sie sich also mit einem Weibchen paaren, ist der Nachwuchs nicht lebensfähig und stirbt.
Die Effizienz der Paarung hängt in diesem Zusammenhang stark von der Fähigkeit der freigelassenen Männchen ab, die „residenten“ Weibchen zu hören. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es für die Erstellung eines erfolgreichen Programms wichtig sein kann, vor der Freilassung der mutierten Mücken die Flugtonverteilungen von Männern und Frauen sowie die Hörbereiche von Männern zu bewerten.
Dies würde jeden Eingriff verstärken, indem es sicherstellt, dass die Paarungseffizienz der Mutanten optimal ist – im Wesentlichen, dass sie mit den ansässigen männlichen Mücken konkurrieren können, um die ansässigen Weibchen zu identifizieren und sich mit ihnen zu paaren. 
Jörg T. Albert , Professor für Sinnesbiologie und Biophysik, UCL ; Alex Alampounti , Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Biophysik, UCL , Und Georgische Mark , Doktorand, Neurobiologie und Biophysik, UCL .
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