Lo studio fa il nuovo indicatore luminoso sulle zanzare didiffusione

Quando il virus del Nilo occidentale (WNV) inizialmente è stato isolato in due pazienti ad un Queens, N.Y., ospedale di estate di 1999, sarebbe stato duro anticipare quanto rapidamente le specie di un terreno comunale di zanzara della casa, culex pipiens, contribuirebbero a cominciare a spargere il virus in tutto l'emisfero occidentale.

il Morso-da-morso, da costa a costa, popolazioni della zanzara trasmetterebbe il virus -- originalmente scoperto nella provincia del Nilo occidentale dell'Uganda più di 75 anni fa -- alle popolazioni umane in 44 stati di Stati Uniti durante appena tre anni.

Con più di 2.500 specie differenti di zanzare conosciute oggi su terra, molte sfide rimangono per gli entomologi e gli esperti nel controllo di malattie che mirano a riflettere le popolazioni evolventesi della zanzara e la malattia trasmessa dalle zanzare contagiosa -- quale pregiudica ogni anno quasi 700 milione di persone universalmente ed i risultati in più di 1 milione morti.

I fisici ora stanno esplorando la tecnologia basata sul laser utilizzata tradizionalmente per lo studio delle circostanze nell'atmosfera -- come rilevazione e gamma leggere (LIDAR) -- per fare luce sul più sottile delle funzionalità di attività della zanzara e di migliori popolazioni del cingolo che possono portare una minaccia virale.

Una ricerca piombo da Benjamin Thomas, assistente universitario di fisica a NJIT, ha adottato l'uso del LIDAR, una tecnologia ottica infrarossa di percezione a distanza capace di cattura della tariffa che le zanzare hanno battuto le loro ali in volo, conosciuto come frequenza di battimento dell'ala (WBF).

Capendo le variazioni di WBF in zanzare, il laboratorio di Thomas sta imparando due caratteristiche chiave che possono contribuire a distinguere quali zanzare possono essere vettori per la malattia infettiva, da quelle che non sono: specie e genere.

“Le zanzare rimangono l'animale più micidiale su terra di gran lunga,„ ha detto Thomas. “Purtroppo, i nostri metodi correnti per tenere la carreggiata e riunire i dati circa loro hanno costato tipicamente molto in termini di tempo e risorse, in modo da abbiamo mancato di molti dati entomologici circa molte specie e le loro popolazioni femminili, che sono tipicamente trasmettitori delle malattie.„

Strategie correnti -- come alle le trappole fisiche basate a feromone -- sono stati usati per studiare esattamente le popolazioni della zanzara su una piccola scala. Tuttavia, Thomas dice che il lavoro del suo gruppo potrebbe aiutare a colmare la lacuna dei dati entomologici alla larga scala, dare a ricercatori un migliore modo di esame dell'evoluzione più vasta delle popolazioni dell'insetto e dei loro ecosistemi come pure tiene la carreggiata la diffusione della malattia trasmessa dalle zanzare.„

“Nei casi gradisca lo scoppio di Zika, eravamo principalmente seguenti la sua diffusione dai seguenti rapporti della malattia, sempre lasciantei un punto dietro le zanzare che trasmettono il virus,„ ha detto Thomas. “Stiamo sviluppando un nuovo strumento ottico capace di scansione dell'ambiente e di misurazione delle centinaia di insetti all'ora in tempo reale. Ciò potrebbe darci un migliore metodo di riunire i dati entomologici su grande scala mentre contribuiamo noi a tenere la carreggiata le specie specifiche che conosciamo siamo pericolosi in risposta ad uno scoppio.„

Registrazione del battimento delle zanzare

Sebbene sia le zanzare maschii che femminili caratterizzino l'anatomia del tipo di bocca, solo le zanzare femminili possiedono le mandibole capaci di perforazione dell'interfaccia dei mammiferi per succhiare il sangue -- un adattamento che servisce a fornire le sostanze nutrienti necessarie per la riproduzione. Poiché le zanzare femminili esclusivamente estraggono il sangue dagli esseri umani in questo modo, identificarli fra le più grandi popolazioni sono un punto importante verso tenere la carreggiata i trasmettitori potenziali della malattia.

L'approccio basato sul laser di Thomas può identificare esattamente la zanzara femminile WBFs, che fanno la media tipicamente intorno 500 battimenti dell'ala al secondo, dal WBFs delle loro controparti maschii, che sono normalmente in media 600 battimenti dell'ala al secondo.

“Nel nostro laboratorio, le zanzare sono collocate in un sistema di chiusura del tubo e transiteranno tramite il percorso del laser del nostro strumento e basato sul loro movimento dell'ala, produrranno un'impronta specifica di indicatore luminoso che riflette indietro verso lo strumento,„ Thomas spiegato. “Quella retrodiffusione di indicatore luminoso tiene le informazioni di che abbiamo bisogno per identificare qualsiasi incroci il raggio… se è un ape, una mosca comune, una zanzara maschio o zanzara femminile. Accanto al nostro laser, abbiamo un telescopio che raccoglie tutto questo indicatore luminoso e possiamo analizzare quei dati in tempo reale.„

Negli esperimenti controllati in laboratorio, il gruppo di Thomas ha verificato la capacità del suo sistema di distinguere esattamente fra le zanzare maschii e femminili di quattro specie differenti che precedentemente sono state identificate come vettori della malattia: Albopictus dell'Aedes, aegypti dell'Aedes Vexans, dell'Aedes e le altre specie del genere del Culex.

Nelle prove, lo strumento ha provato capace di identificare il genere della zanzara con 96,5 per cento di accuratezza. Tuttavia, una prospettiva più complessa per il laboratorio di Thomas sta identificando le specie dell'insetto; corrente, il laboratorio può identificare le specie della zanzara con 75 per cento di accuratezza. In uno studio recente, pubblicato negli atti di conferenza di SPIE, il gruppo di Thomas ha cominciato ad esplorare i nuovi parametri ottici per meglio la caratterizzazione la forma e del colore dell'insetto, in grado di migliorare l'identificazione globale di specie.

“Il nostro sistema laser ora comprende due lunghezze d'onda infrarosse differenti all'interno dello stesso percorso ottico, così secondo se le specie è marroni, nere o a strisce, pregiudicherà la resistenza del segnale che ritorna diversamente da uno dei due canali,„ ha detto Thomas. “Egualmente abbiamo cominciato a misurare come l'indicatore luminoso è polarizzato per capire meglio la superficie e la forma degli insetti. Per esempio, appena misurando la polarizzazione di indicatore luminoso che ritorna a noi, possiamo ora dire se le zanzare stanno portando le uova o non.„

Il laboratorio di Thomas è ora nel corso dell'ottimizzazione del suo approccio per l'utilizzazione del terreno -- lavorando non solo più ulteriormente per migliorare accuratezza dell'identificazione di specie, ma anche per migliorare l'intervallo del telescopio del suo sistema. Il gruppo sta ampliando l'intervallo del suo telescopio per la raccolta dell'indicatore luminoso dal suo intervallo corrente dei 100 tester ad alcuni cento metri per raccogliere i dati dagli ambienti all'aperto in cui le più grandi popolazioni della zanzara abitano. Con le prove ed i perfezionamenti della sicurezza alla progettazione in corso, Thomas dice che le messe a punto presso il cliente potrebbero cominciare non appena 2019.

“Una volta che il nostro strumento è spiegato nel campo, potremmo raccogliere idealmente i dati attraverso un collegamento a Internet nel corso di alcuni giorni,„ ha detto Thomas. “Questo ha potuto fornirci un gran quantità di informazioni sulle zanzare e su altri insetti nell'ambiente. A lungo termine, gli studi futuri potrebbero anche dirci circa come la distribuzione spaziale di una popolazione data sta evolvendosi come conseguenza di mutamento climatico.„

Sorgente: https://news.njit.edu/researchers-shine-new-light-disease-spreading-mosquitoes