Gigitan nyamuk sering kali hanya menjadi gangguan sementara, tetapi di banyak bagian dunia, hal ini bisa sangat menakutkan. Spesies nyamuk Aedes aegypti, misalnya, menyebarkan virus yang menyebabkan lebih dari 100 juta kasus demam berdarah, demam kuning, Zika, dan penyakit lainnya setiap tahun. Selain itu, nyamuk Anopheles gambiae menyebarkan parasit penyebab malaria. Organisasi Kesehatan Dunia (The World Health Organization, WHO) memperkirakan bahwa malaria saja menyebabkan lebih dari 400.000 kematian setiap tahun. Karena kemampuan mereka menyebarkan penyakit, nyamuk dianggap sebagai hewan paling mematikan di dunia.
Nyamuk jantan tidak berbahaya, tetapi nyamuk betina membutuhkan darah untuk pengembangan telur mereka. Tidak mengherankan jika selama lebih dari 100 tahun, ilmuwan telah melakukan penelitian intensif tentang bagaimana nyamuk menemukan inangnya. Para ilmuwan telah menemukan bahwa nyamuk tidak hanya mengandalkan satu sinyal saja, tetapi mengintegrasikan informasi dari berbagai indra di berbagai jarak.
Tim peneliti dari UC Santa Barbara menemukan bahwa nyamuk juga dapat mendeteksi sinar infrared. Sinar infrared adalah jenis radiasi yang dihasilkan oleh panas tubuh manusia. Saat sinar infrared ini dikombinasikan dengan karbon dioksida (CO2) dan bau manusia, perilaku nyamuk dalam mencari inang meningkat dua kali lipat. Nyamuk secara signifikan lebih tertarik ke sumber infrared ini ketika sedang mencari inang. Para peneliti juga menemukan di mana sensor infrared ini berada dan bagaimana cara kerjanya secara morfologi dan biokimia. Hasil penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal Nature.
Nyamuk yang tim pelajari, yaitu Aedes aegypti, sangat ahli dalam menemukan manusia. Penelitian ini memberikan wawasan baru tentang bagaimana mereka bisa melakukan hal ini.
Terbimbing oleh Sinar Infrared
Sudah diketahui bahwa nyamuk Aedes aegypti menggunakan berbagai sinyal untuk menemukan inang dari jarak jauh. Sinyal ini termasuk CO2 dari napas kita, bau tubuh, penglihatan, panas (konveksi) dari kulit kita, dan kelembapan dari tubuh kita. Namun, setiap sinyal ini memiliki keterbatasan. Nyamuk memiliki penglihatan yang buruk, dan angin kencang atau gerakan cepat inang manusia dapat mengganggu pelacakan indra kimia mereka. Oleh karena itu, tim bertanya-tanya, apakah nyamuk dapat mendeteksi sinyal arah yang lebih andal, seperti radiasi infrared.
Pada jarak sekitar 10 cm, nyamuk dapat mendeteksi panas yang naik dari kulit kita. Mereka juga bisa langsung merasakan suhu kulit kita saat mereka mendarat. Kedua indra ini berhubungan dengan dua dari tiga jenis perpindahan panas: konveksi, panas yang dibawa oleh media seperti udara, dan konduksi, panas yang disalurkan melalui sentuhan langsung. Namun, energi dari panas juga dapat berjalan lebih jauh ketika diubah menjadi gelombang elektromagnetik, umumnya dalam rentang spektrum infrared (IR). Gelombang IR kemudian dapat memanaskan apa pun yang disentuhnya. Hewan seperti ular derik dapat merasakan IR dari mangsa yang hangat, dan tim peneliti penasaran apakah nyamuk, seperti Aedes aegypti, juga bisa melakukannya.
Para peneliti menempatkan nyamuk betina dalam kandang dan mengukur aktivitas mereka dalam mencari inang di dua zona berbeda. Masing-masing zona terpapar bau manusia dan CO2 pada konsentrasi yang sama dengan yang kita hembuskan. Namun, hanya satu zona yang juga terpapar IR dari sumber yang bersuhu seperti kulit manusia. Sebuah penghalang memisahkan sumber dari kandang untuk mencegah pertukaran panas melalui konduksi dan konveksi. Mereka kemudian menghitung berapa banyak nyamuk yang mulai menyelidik seperti sedang mencari pembuluh darah.
Menambahkan IR termal dari sumber bersuhu 34º Celsius (sekitar suhu kulit) meningkatkan aktivitas pencarian inang nyamuk dua kali lipat. Ini menjadikan radiasi infrared sebagai indra baru yang digunakan nyamuk untuk menemukan kita. Tim peneliti juga menemukan bahwa efek ini tetap efektif hingga jarak sekitar 70 cm.
Penelitian sebelumnya tidak mengamati adanya pengaruh infrared termal pada perilaku nyamuk, tetapi tim menduga ini terkait dengan metodologi yang digunakan. Seorang ilmuwan mungkin mencoba mengisolasi efek IR termal pada serangga dengan hanya menyajikan sinyal infrared tanpa sinyal lain. Namun, sinyal tunggal saja tidak merangsang aktivitas pencarian inang. Hanya dalam konteks sinyal lain, seperti peningkatan CO2 dan bau manusia, IR menjadi berpengaruh. Faktanya, tim menemukan hal yang sama dalam pengujian dengan hanya IR: infrared saja tidak berpengaruh.
Trik untuk Mendeteksi Infrared
Nyamuk tidak dapat mendeteksi radiasi infrared termal dengan cara yang sama seperti mereka mendeteksi cahaya tampak. Energi IR terlalu rendah untuk mengaktifkan protein rhodopsin yang mendeteksi cahaya tampak di mata hewan. Radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih panjang dari sekitar 700 nanometer tidak akan mengaktifkan rhodopsin, dan IR yang dihasilkan oleh panas tubuh sekitar 9.300 nm. Faktanya, tidak ada protein yang dikenal yang diaktifkan oleh radiasi dengan panjang gelombang yang begitu panjang, kata Montell. Namun, ada cara lain untuk mendeteksi IR.
Pertimbangkan panas yang dipancarkan oleh matahari. Panas tersebut diubah menjadi IR yang mengalir melalui ruang kosong. Ketika IR mencapai Bumi, ia mengenai atom di atmosfer, mentransfer energi dan memanaskan planet. Kita memiliki panas yang diubah menjadi gelombang elektromagnetik, yang kemudian diubah kembali menjadi panas. Tim mencatat bahwa IR yang berasal dari matahari memiliki panjang gelombang yang berbeda dari IR yang dihasilkan oleh panas tubuh kita, karena panjang gelombang bergantung pada suhu sumbernya.
Tim penulis berpikir bahwa mungkin panas tubuh kita, yang menghasilkan IR, kemudian mengenai neuron tertentu pada nyamuk, mengaktifkannya dengan memanaskannya. Itu akan memungkinkan nyamuk mendeteksi radiasi secara tidak langsung.
Ilmuwan telah mengetahui bahwa ujung antena nyamuk memiliki neuron yang mendeteksi panas. Tim peneliti menemukan bahwa menghilangkan ujung antena ini menghilangkan kemampuan nyamuk untuk mendeteksi IR.
Memang, laboratorium lain menemukan protein yang sensitif terhadap suhu, TRPA1, di ujung antena nyamuk. Dan tim UCSB mengamati bahwa nyamuk yang tidak memiliki gen trpA1 fungsional, yang mengkode protein ini, tidak dapat mendeteksi IR.
Ujung setiap antena memiliki struktur peg-in-pit yang sangat cocok untuk mendeteksi radiasi. Pit melindungi peg dari panas konduktif dan konvektif, memungkinkan radiasi IR yang sangat terarah masuk dan memanaskan struktur tersebut. Nyamuk kemudian menggunakan TRPA1—yang pada dasarnya adalah sensor suhu—untuk mendeteksi radiasi infrared.
Meneliti Biokimia
Aktivitas saluran TRPA1 yang diaktifkan oleh panas mungkin tidak sepenuhnya menjelaskan jarak di mana nyamuk dapat mendeteksi IR. Sensor yang sepenuhnya mengandalkan protein ini mungkin tidak berguna pada jarak 70 cm yang diamati tim. Pada jarak ini, kemungkinan tidak ada cukup IR yang dikumpulkan oleh struktur peg-in-pit untuk memanaskannya cukup untuk mengaktifkan TRPA1.
Untungnya, tim Montell berpikir mungkin ada reseptor suhu yang lebih sensitif berdasarkan penelitian mereka sebelumnya pada lalat buah pada tahun 2011. Mereka menemukan beberapa protein dalam keluarga rhodopsin yang sangat sensitif terhadap peningkatan suhu kecil. Meskipun rhodopsin awalnya dianggap hanya sebagai pendeteksi cahaya, tim Montell menemukan bahwa beberapa rhodopsin dapat dipicu oleh berbagai rangsangan. Mereka menemukan bahwa protein dalam kelompok ini sangat serbaguna, terlibat tidak hanya dalam penglihatan, tetapi juga dalam rasa dan deteksi suhu. Setelah penelitian lebih lanjut, para peneliti menemukan bahwa dua dari 10 rhodopsin yang ditemukan pada nyamuk diekspresikan di neuron antena yang sama dengan TRPA1.
Menonaktifkan TRPA1 menghilangkan sensitivitas nyamuk terhadap IR. Namun, nyamuk dengan kerusakan pada rhodopsin Op1 atau Op2 tidak terpengaruh. Bahkan menonaktifkan kedua rhodopsin bersama-sama tidak sepenuhnya menghilangkan sensitivitas nyamuk terhadap IR, meskipun melemahkan indra tersebut secara
Referensi:
[1] https://news.ucsb.edu/2024/021587/mosquitoes-sense-infrared-body-heat-help-track-humans-down, diakses pada 27 Agustus 2024
[2] Chandel, A., DeBeaubien, N.A., Ganguly, A. et al. Thermal infrared directs host-seeking behaviour in Aedes aegypti mosquitoes. Nature, 2024 DOI: 10.1038/s41586-024-07848-5
Alumni S1 Kimia Universitas Negeri Makassar. Pengajar kimia, penulis di warstek.com.