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Das Schicksal der weiblichen Mücken ohne Nahrung

Das Schicksal der weiblichen Mücken ohne Nahrung


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Was passiert mit weiblichen Mücken, die Eier legen wollen, aber keinen Säugetierwirt für Blut finden konnten, wird diese Mücke einfach sterben, wenn keine Säugetiere in der Nähe wären, würden auch Mücken fehlen?


Mücken fühlen sich von Blumen genauso angezogen wie Menschen – und jetzt wissen Wissenschaftler, warum

Ohne ihren ausgeprägten Geruchssinn würden Mücken nicht weit kommen. Sie verlassen sich auf diesen Sinn, um einen Wirt zum Beißen und Flecken zum Eierlegen zu finden.

Und ohne diesen Geruchssinn könnten Mücken ihre dominante Nahrungsquelle nicht finden: Nektar aus Blumen.

"Nektar ist eine wichtige Nahrungsquelle für alle Mücken", sagt Jeffrey Riffell, Professor für Biologie an der University of Washington. "Für männliche Mücken ist Nektar die einzige Nahrungsquelle, und weibliche Mücken ernähren sich bis auf wenige Tage ihres Lebens von Nektar."

Wissenschaftler wissen jedoch wenig über die Düfte, die Mücken zu bestimmten Blumen ziehen oder von anderen abstoßen. Diese Informationen könnten dazu beitragen, weniger giftige und bessere Abwehrmittel, effektivere Fallen zu entwickeln und zu verstehen, wie das Mückengehirn auf sensorische Informationen reagiert – einschließlich der Hinweise, die gelegentlich dazu führen, dass eine weibliche Mücke einen von uns sticht.

Riffells Team, zu dem Forscher der UW, der Virginia Tech und der UC San Diego gehören, hat die chemischen Hinweise entdeckt, die Moskitos dazu bringen, eine besonders unwiderstehliche Orchideenart zu bestäuben. Wie sie in einem online veröffentlichten Papier am 23. Dezember in der Proceedings of the National Academy of Sciences, produziert die Orchidee ein fein abgestimmtes Bouquet aus chemischen Verbindungen, die den Geruchssinn der Mücken stimulieren. Für sich genommen haben einige dieser Chemikalien entweder attraktive oder repressive Wirkungen auf das Mückengehirn. Wenn sie im gleichen Verhältnis wie in der Orchidee kombiniert werden, ziehen sie Mücken so effektiv an wie eine echte Blume. Riffells Team zeigte auch, dass eine der Duftstoffe, die Mücken abwehren, dieselbe Region des Mückenhirns beleuchtet wie DEET, ein weit verbreitetes und umstrittenes Mückenschutzmittel.

Ihre Ergebnisse zeigen, wie Umweltreize von Blumen das Gehirn einer Mücke genauso stimulieren können wie ein warmblütiger Wirt – und die Mücke zu einem Ziel ziehen oder sie in die andere Richtung fliegen lassen können, sagte Riffell, der leitende Autor der Studie .

Die stumpfblättrige Orchidee oder Platanthera obtusata wächst in kühlen Klimazonen hoher Breiten auf der gesamten nördlichen Hemisphäre. Von Feldstationen im Okanogan-Wenatchee National Forest im Bundesstaat Washington überprüfte Riffells Team frühere Forschungen, die zeigten, dass lokale Moskitos diese Art bestäuben, aber nicht ihre nahen Verwandten, die im selben Lebensraum wachsen. Wenn Forscher die Blumen mit Tüten bedeckten – und den Mücken einen visuellen Hinweis für die Blume entzogen – landeten die Mücken immer noch auf den eingetüteten Blumen und versuchten, sich durch die Leinwand zu ernähren. Orchideenduft hat die Mücken offensichtlich angezogen. Um herauszufinden, warum, wandte sich Riffells Team an die einzelnen Chemikalien, die den Duft der stumpfblättrigen Orchidee ausmachen.

„Wir beschreiben ‚Duft‘ oft so, als wäre es eine Sache – wie der Duft einer Blume oder der Duft einer Person“, sagte Riffell. „Duft ist eigentlich eine komplexe Kombination von Chemikalien – der Duft einer Rose besteht aus mehr als 300 – und Mücken können die einzelnen Arten von Chemikalien erkennen, aus denen ein Duft besteht.“

Riffell beschreibt den Duft der stumpfblättrigen Orchidee als grasigen oder moschusartigen Geruch, während ihre nahen Verwandten einen süßeren Duft haben. Das Team verwendete Gaschromatographie und Massenspektroskopie, um Dutzende von Chemikalien in den Düften der Platanthera-Arten zu identifizieren. Im Vergleich zu ihren Verwandten enthielt der Duft der stumpfblättrigen Orchidee große Mengen einer Verbindung namens Nonanal und kleinere Mengen einer anderen Chemikalie, Fliederaldehyd.

Riffels Team zeichnete auch die elektrische Aktivität in Mückenantennen auf, die Gerüche wahrnehmen. Sowohl Nonanal- als auch Lila-Aldehyd stimulierten Fühler von Mücken, die im Lebensraum der stumpfblättrigen Orchidee beheimatet sind. Aber diese Verbindungen stimulierten auch die Antennen von Mücken aus anderen Regionen, einschließlich Anopheles stephensi, die Malaria verbreitet, und Aedes aegypti, das Dengue, Gelbfieber, Zika und andere Krankheiten verbreitet.

Experimente zum Verhalten von Mücken zeigten, dass sowohl einheimische als auch nicht-heimische Mücken eine Lösung aus Nonanal- und Fliederaldehyd im gleichen Verhältnis wie bei stumpfblättrigen Blüten bevorzugten. Wenn die Forscher Fliederaldehyd aus dem Rezept weggelassen haben, verloren die Mücken das Interesse. Wenn sie mehr Fliederaldehyd hinzufügten – in Mengen, die bei den nahen Verwandten der stumpfen Orchidee gefunden wurden – waren die Mücken gleichgültig oder wurden vom Geruch abgestoßen.

Mit Techniken, die in Riffells Labor entwickelt wurden, spähten sie auch direkt in die Gehirne von Aedes increpitus-Mücken, die sich mit stumpfblättrigen Orchideen überschneiden, und einem genetisch modifizierten Stamm von Aedes aegypti zuvor von Riffell und Co-Autor Omar Akbari, einem außerordentlichen Professor an der UC San Diego, entwickelt. Sie bildeten Kalziumionen – Signaturen aktiv feuernder Neuronen – im Antennenzipfel ab, der Region des Mückengehirns, die Signale von den Antennen verarbeitet.

Diese Experimente mit Bildgebung im Gehirn zeigten, dass Nonanal und Fliederaldehyd unterschiedliche Teile der Antennenkeule stimulieren – und bei Stimulation sogar miteinander konkurrieren: Die Region, die auf Nonanal reagiert, kann die Aktivität in der Region, die auf Fliederaldehyd reagiert, unterdrücken und umgekehrt. Ob dieses "Crosstalk" eine Blume attraktiv oder abstoßend für die Mücke macht, hängt wahrscheinlich von den Mengen an Nonanal und Fliederaldehyd im ursprünglichen Duft ab. Stumpfblättrige Orchideen haben ein Verhältnis, das Mücken anzieht, während eng verwandte Arten dies laut Riffell nicht tun.

"Mücken verarbeiten das Verhältnis von Chemikalien, nicht nur das Vorhandensein oder Fehlen von ihnen", sagte Riffel. „Dies ist nicht nur für die Blumenunterscheidung wichtig – es ist auch wichtig, wie Mücken zwischen Ihnen und mir unterscheiden. Der menschliche Geruch ist sehr komplex, und was wahrscheinlich wichtig ist, um Mücken anzulocken oder abzuwehren, ist das Verhältnis bestimmter Chemikalien. Wir wissen das manche Leute bekommen etwas mehr als andere, und vielleicht erklärt ein Unterschied im Verhältnis warum."

Das Team entdeckte auch, dass Fliederaldehyd dieselbe Region der Antennenkeule wie DEET stimuliert. Diese Region könnte "repressive" Düfte verarbeiten, obwohl weitere Forschungen dies bestätigen müssten, sagte Riffel. Es ist noch zu früh, um zu sagen, ob Fliederaldehyd eines Tages ein wirksames Mückenschutzmittel sein könnte. Aber wenn ja, gibt es einen zusätzlichen Bonus.

"Es riecht wunderbar", sagte Riffel.

Hauptautorin ist Chloé Lahondère, die die Forschung als UW-Postdoc-Stipendiatin durchgeführt hat und heute wissenschaftliche Assistenzprofessorin an der Virginia Tech ist. Weitere Co-Autoren sind Clément Vinauger, ein ehemaliger UW-Postdoktorand und derzeitiger Assistenzprofessor an den Virginia Tech UW-Biologie-Doktoranden Ryo Okubo und Jeremy Chan sowie die UW-Postdoktorandin Gabriella Wolff. Die Forschung wurde von den National Institutes of Health, dem Air Force Office of Scientific Research und der University of Washington finanziert.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Riffell unter 206-685-2573 oder [email protected]

Grant-Nummern: RO1-DC013693, R21-AI137947, FA9550-14-1-0398, FA9550-16-1-0167

James Urton
Universität von Washington
206-543-2580
[email protected]

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Wissenschaftler beschreiben, wie Mücken vom Menschen angezogen werden

Mücken werden von der menschlichen Haut und dem Atem angezogen. Bildnachweis: Genevieve M. Tauxe, Ray Lab, UC Riverside.

Weibliche Mücken, die tödliche Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber, West-Nil-Virus und Filariose übertragen können, werden durch den Geruch des ausgeatmeten Kohlendioxids von uns angezogen und können uns sogar aus der Ferne aufspüren. Aber sobald sie uns näher kommen, steuern sie häufig exponierte Stellen wie Knöchel und Füße an und werden dort von Hautgerüchen angezogen.

Warum ändert die Mücke ihre Bahn und fliegt auf die Haut zu? Wie erkennt es unsere Haut? Welche Gerüche werden von der Haut wahrgenommen? Und können wir die Geruchssensoren der Mückenhaut blockieren und die Attraktivität reduzieren?

Jüngste Forschungen von Wissenschaftlern der University of California in Riverside können nun helfen, diese Fragen zu beantworten. Sie berichten am 5. Dezember im Journal Zelle dass die Rezeptoren im Oberkiefer der Mücke, die Kohlendioxid erkennen, auch Hautgerüche wahrnehmen, was erklärt, warum Mücken von Hautgerüchen angezogen werden – stinkende Socken, getragene Kleidung, Bettzeug – auch ohne CO2.

"Es war eine echte Überraschung, als wir feststellten, dass das CO . der Mücke2 Rezeptorneuron, bezeichnet als cpA, ist auch ein äußerst empfindlicher Detektor für mehrere Hautgeruchsstoffe und ist tatsächlich gegenüber einigen dieser Geruchsmoleküle viel empfindlicher als CO .2“, sagte Anandasankar Ray, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Entomologie und Hauptforscher des Projekts Organe."

Bis jetzt blieb ein Rätsel, welche olfaktorischen Neuronen von Mücken benötigt wurden, um den Hautgeruch anzuziehen. Die neue Erkenntnis – dass das CO2-empfindliches Geruchsneuron ist auch ein empfindlicher Detektor der menschlichen Haut – ist nicht nur wichtig, um die Grundlage der Wirtsattraktivität und Wirtspräferenz der Mücke zu verstehen, sondern auch, weil es diesen dualen CO .-Rezeptor identifiziert2 und Hautgeruchsstoffe als ein Schlüsselziel, das nützlich sein könnte, um das Wirtssuchverhalten zu stören und so bei der Kontrolle der Krankheitsübertragung zu helfen.

Um zu testen, ob die cpA-Aktivierung durch menschlichen Geruch für die Anziehung wichtig ist, entwickelten die Forscher eine neuartige chemische Strategie, um die Aktivität von cpA in Aedes aegypti, die Dengue-verbreitende Mücke. Anschließend testeten sie das Verhalten der Mücke auf menschlichen Fußgeruch – insbesondere an einer Schale mit mit Fußgeruch beladenen Kügelchen, die in einem experimentellen Windkanal platziert wurde – und stellten fest, dass die Anziehungskraft der Mücke auf den Geruch stark reduziert war.

Als nächstes untersuchten die Forscher mit einer von ihnen entwickelten chemischen Rechenmethode fast eine halbe Million Verbindungen und identifizierten Tausende von vorhergesagten Liganden. Sie wählten dann 138 Verbindungen in die engere Wahl, basierend auf wünschenswerten Eigenschaften wie Geruch, Sicherheit, Kosten und ob diese natürlich vorkommen. Mehrere Verbindungen hemmten oder aktivierten cpA-Neuronen, von denen fast 85 Prozent bereits für die Verwendung als Geschmacks-, Duft- oder kosmetische Mittel zugelassen waren. Besser noch, einige dufteten angenehm, wie Minze, Himbeere, Schokolade usw., was ihren Wert für die praktische Verwendung bei der Mückenbekämpfung steigerte.

Zuversichtlich, auf dem richtigen Weg zu sein, konzentrierten sich die Forscher dann auf zwei Wirkstoffe: Ethylpyruvat, ein fruchtig duftender cpA-Inhibitor, der als Aromastoff in Lebensmitteln zugelassen ist, und Cyclopentanon, ein nach Minze riechender cpA-Aktivator, der als Geschmacks- und Duftstoff zugelassen ist . In ihren Experimenten wurde festgestellt, dass Ethylpyruvat durch Hemmung des cpA-Neurons die Anziehungskraft der Mücke auf einen menschlichen Arm erheblich reduziert. Durch die Aktivierung des cpA-Neurons diente Cyclopentanon wie CO . als starker Köder2, die Mücken zu einer Falle lockt.

"Solche Verbindungen können eine bedeutende Rolle bei der Bekämpfung von durch Mücken übertragenen Krankheiten spielen und eröffnen sehr realistische Möglichkeiten, Wege zu entwickeln, um einfache, natürliche, erschwingliche und angenehme Gerüche zu verwenden, um zu verhindern, dass Mücken Menschen finden", sagte Ray. "Gerüche, die diesen Doppelrezeptor für CO . blockieren2 und Hautgeruch kann uns als Schutz vor Mücken dienen. Auf der anderen Seite können Gerüche, die als Lockstoffe wirken können, dazu verwendet werden, Mücken von uns in Fallen zu locken. Diese potenziell erschwinglichen „Masken“- und „Zug“-Strategien könnten ergänzend eingesetzt werden und den Menschen in Afrika, Asien und Südamerika eine ideale Lösung und dringend benötigte Linderung bieten – und zwar überall dort, wo durch Mücken übertragene Krankheiten endemisch sind. Darüber hinaus könnten diese Verbindungen zu Produkten weiterentwickelt werden, die nicht nur eine einzelne Person, sondern größere Bereiche schützen und nicht direkt auf die Haut aufgetragen werden müssen."

Derzeit CO2 ist der Hauptköder in Mückenfallen. CO . erzeugen2 erfordert das Verbrennen von Kraftstoff, das Verdampfen von Trockeneis, das Freisetzen von komprimiertem Gas oder die Vergärung von Zucker – all dies ist teuer, umständlich und für den Einsatz in Entwicklungsländern unpraktisch. In dieser Studie identifizierte Verbindungen wie Cyclopentanon bieten eine sichere, erschwingliche und bequeme Alternative, die endlich mit Überwachungs- und Kontrollfallen funktionieren kann.

Ray wurde von den drei UCR-Co-Erstautoren Genevieve M. Tauxe, Dyan MacWilliam und Sean Michael Boyle und Tom Guda an der Studie beteiligt. Boyle ist heute Postdoktorand an der Stanford University.

Das Team testete die Wirksamkeit von Ethylpyruvat im Labor am Aedes aegypti unter Verwendung einer Arm-in-Käfig-Anordnung (die Hand des Experimentators war behandschuht und weder Mückenstichen noch den Testchemikalien ausgesetzt). Die Forscher testeten die Wirksamkeit von Cyclopentanon als Köder auf C. quinquefasciatus, die Mücke, die das West-Nil-Virus und die Filariose verbreitet, mithilfe von Fallen in einem modifizierten Gewächshaus in UC Riverside.


Mücken sind nicht von Natur aus mit Krankheitserregern infiziert. Sie müssen durch die Ernährung infizierter Personen erworben werden, bevor sie an gesunde Personen weitergegeben werden können. Zum Beispiel eine Person, die von . gebissen wurde Anopheles quadrimaculatus, ein potenzieller Überträger von Malaria, bedeutet nicht, dass er oder sie an Malaria erkrankt, es sei denn, die Mücke hat sich zuvor von einem an dem Parasiten leidenden Individuum gefressen. Dies ist in Kentucky unwahrscheinlich.

Das West-Nil-Virus (WNV) ist eines der am häufigsten von Arthropoden übertragenen Viren (Arboviren) in den USA. Es wird von Vögeln hauptsächlich durch . aufrechterhalten und übertragen Culex Mücken. Eine Person kann krank werden, wenn sie von einer infizierten Mücke gebissen wird. Bei infizierten Personen können plötzlich Fieber, Übelkeit, Erbrechen und starke Kopfschmerzen auftreten. Diese Symptome entwickeln sich normalerweise innerhalb von 5 bis 7 Tagen, nachdem jemand gebissen wurde. Menschen jeden Alters können an der Krankheit erkranken. Bei Menschen ab 60 Jahren ist die Krankheitshäufigkeit jedoch höher und die Symptome schwerwiegender. Die Sterblichkeitsraten reichen von 2 bis 20 Prozent, wobei die höchste Sterblichkeit in den ältesten Altersgruppen auftritt.


WNV wechselt normalerweise zwischen Hausmücken und Vögeln.
Mücken können das Virus auf Menschen, Pferde und andere Säugetiere übertragen. (www.cdc.gov)

Menschen infizieren sich erst mit dem West-Nil-Virus, nachdem sie von einer Mücke gebissen wurden, die sich zuvor von einem infizierten Vogel mit dem Erreger infiziert hatte. Es gibt keine Mensch-zu-Mensch-Übertragung durch Mücken, da die Viruskonzentration im menschlichen Blut nie ein ausreichendes Niveau erreicht, um stechende Mücken zu infizieren. Menschen und Pferde gelten als „zufällige“ oder „tote“ Wirte für diese Krankheit. Dies bedeutet, dass die Virusmenge in ihrem Blut zu niedrig ist, als dass sich Mücken, die sich von ihnen ernähren, infizieren könnten. Krankheitsausbrüche treten am wahrscheinlichsten von Mittsommer bis Frühherbst auf, wenn Culex Die Bevölkerung ist auf dem Höhepunkt.

Hundeherzwurm wird durch einen Fadenwurm verursacht, Dirofilaria immitis. Es ist eine schwere Krankheit für die meisten Hunderassen. Mehrere Mückenarten können diesen Parasiten übertragen. Eine Mücke kann unreife Stadien der Würmer aufnehmen, die als Mikrofilarien bezeichnet werden. Nach einigen Tagen werden die infizierten Larven über die Mundwerkzeuge der Mücke auf einen gesunden Hund übertragen, wenn die Mücke wieder frisst. Die Larven wachsen und wandern schließlich in die rechte Herzkammer des Hundes, wo sie reifen und sich vermehren. Der erwachsene weibliche Wurm kann bis zu 11 Zoll und der männliche 6 Zoll groß werden.


Im Wirtshund kann sich eine große Anzahl von erwachsenen Hundeherzwürmern entwickeln.


Ökologie: Eine Welt ohne Mücken

Die Ausrottung eines Organismus hätte schwerwiegende Folgen für die Ökosysteme – oder? Nicht, wenn es um Mücken geht, findet Janet Fang.

Jeden Tag öffnet Jittawadee Murphy einen heißen, mit einem Vorhängeschloss versehenen Raum im Walter Reed Army Institute of Research in Silver Spring, Maryland, für einen Schwarm Malaria-übertragender Moskitos (Anopheles stephensi). Sie füttert Millionen von Larven mit zermahlenem Fischfutter und bietet den trächtigen Weibchen Blut zum Saugen aus den Bäuchen bewusstloser Mäuse an – sie saugen 24 der Nagetiere pro Monat aus. Murphy untersucht seit 20 Jahren Mücken und arbeitet an Möglichkeiten, die Ausbreitung der von ihnen getragenen Parasiten zu begrenzen. Trotzdem, sagt sie, wäre es ihr lieber, wenn sie von der Erde ausgelöscht würden.

Dieses Gefühl wird weithin geteilt. Malaria infiziert jedes Jahr rund 247 Millionen Menschen weltweit und tötet fast eine Million. Mücken verursachen eine enorme weitere medizinische und finanzielle Belastung durch die Verbreitung von Gelbfieber, Dengue-Fieber, Japanischer Enzephalitis, Rift Valley-Fieber, Chikungunya-Virus und West-Nil-Virus. Dann ist da noch der Schädlingsfaktor: Sie bilden Schwärme, die dick genug sind, um Karibus in Alaska zu ersticken, und jetzt, da ihre Zahl einen saisonalen Höhepunkt erreicht, werden ihre Rüssel auf der ganzen nördlichen Hemisphäre in menschliches Fleisch gestochen.

Was würde also passieren, wenn es keine gäbe? Würde jemand oder etwas sie vermissen? Natur stellte diese Frage Wissenschaftlern, die Aspekte der Biologie und Ökologie von Mücken erforschen, und fand einige überraschende Antworten.

Es gibt 3.500 benannte Mückenarten, von denen nur ein paar Hundert Menschen beißen oder stören. Sie leben auf fast allen Kontinenten und Habitaten und erfüllen wichtige Funktionen in zahlreichen Ökosystemen. "Mücken gibt es seit mehr als 100 Millionen Jahren auf der Erde", sagt Murphy, "und sie haben sich mit so vielen Arten zusammen entwickelt." Das Auslöschen einer Mückenart kann dazu führen, dass ein Raubtier ohne Beute oder eine Pflanze ohne Bestäuber zurückbleibt. Und die Erforschung einer Welt ohne Mücken ist mehr als eine Übung der Vorstellungskraft: Es wird intensiv daran gearbeitet, Methoden zu entwickeln, die die Welt von den schädlichsten und krankheitserregendsten Arten befreien könnten (siehe „Krieg gegen die Flügel“).

In vielen Fällen räumen Wissenschaftler jedoch ein, dass die von einer fehlenden Mücke hinterlassene ökologische Narbe schnell heilen würde, wenn die Nische von anderen Organismen gefüllt würde. Das Leben würde weitergehen wie bisher – oder noch besser. Wenn es um die wichtigsten Krankheitsüberträger geht, "ist es schwer zu erkennen, was der Nachteil einer Entfernung wäre, abgesehen von Kollateralschäden", sagt der Insektenökologe Steven Juliano von der Illinois State University in Normal. Eine Welt ohne Mücken wäre "für uns sicherer", sagt der medizinische Entomologe Carlos Brisola Marcondes von der Bundesuniversität Santa Catarina in Brasilien. „Die Beseitigung von Anopheles wäre für die Menschheit von großer Bedeutung."

Die Beseitigung von Mücken könnte den größten ökologischen Unterschied in der arktischen Tundra ausmachen, in der Mückenarten leben, darunter Aedes impiger und Aedes nigripes. Die von den Insekten gelegten Eier schlüpfen im nächsten Jahr nach der Schneeschmelze und die Entwicklung zum Erwachsenen dauert nur 3–4 Wochen. Von Nordkanada bis Russland gibt es einen kurzen Zeitraum, in dem sie außerordentlich reichlich vorhanden sind und in einigen Gebieten dicke Wolken bilden. „Das ist weltweit eine außergewöhnlich seltene Situation“, sagt der Entomologe Daniel Strickman, Programmleiter für medizinische und urbane Entomologie am US-Landwirtschaftsministerium in Beltsville, Maryland. "Nirgendwo auf der Welt gibt es so viel Biomasse."

„Wenn es einen Vorteil hätte, sie in der Nähe zu haben, hätten wir einen Weg gefunden, sie auszunutzen. Wir wollten nichts von Mücken, außer dass sie verschwinden. , “

Die Ansichten darüber, was passieren würde, wenn diese Biomasse verschwinden würde, gehen auseinander. Bruce Harrison, ein Entomologe am North Carolina Department of Environment and Natural Resources in Winston-Salem, schätzt, dass die Zahl der Zugvögel, die in der Tundra nisten, ohne Mücken um mehr als 50 % sinken könnte. Andere Forscher widersprechen. Cathy Curby, Wildbiologin beim US Fish and Wildlife Service in Fairbanks, Alaska, sagt, dass arktische Mücken nicht in großer Zahl in Vogelmagenproben auftauchen und dass Mücken eine wichtigere Nahrungsquelle sind. "Wir (als Menschen) überschätzen möglicherweise die Anzahl der Mücken in der Arktis, weil sie selektiv von uns angezogen werden", sagt sie.

Mücken verbrauchen täglich bis zu 300 Milliliter Blut von jedem Tier in einer Karibu-Herde, von denen angenommen wird, dass sie Wege wählen, die dem Wind zugewandt sind, um dem Schwarm zu entkommen. Eine kleine Wegänderung kann in einem arktischen Tal, durch das Tausende von Karibus wandern, den Boden zertrampeln, Flechten fressen, Nährstoffe transportieren, Wölfe füttern und allgemein die Ökologie verändern, große Folgen haben. Alles in allem würden also Mücken in der Arktis übersehen – aber gilt das auch anderswo?

„Mücken sind köstliche Lebensmittel und leicht zu fangen“, sagt der Wasserentomologe Richard Merritt von der Michigan State University in East Lansing. Ohne ihre Larven müssten Hunderte von Fischarten ihre Ernährung umstellen, um zu überleben. "Das mag einfach klingen, aber Merkmale wie das Fressverhalten sind bei diesen Fischen genetisch tief eingeprägt", sagt Harrison. Der Mückenfisch (Gambusia affinis) zum Beispiel ist ein spezialisiertes Raubtier – so effektiv beim Abtöten von Mücken, dass es in Reisfeldern und Schwimmbädern als Schädlingsbekämpfung eingesetzt wird – das aussterben könnte. Und der Verlust dieser oder anderer Fische könnte große Auswirkungen auf die Nahrungskette haben.

Viele Insekten-, Spinnen-, Salamander-, Eidechsen- und Froscharten würden auch eine primäre Nahrungsquelle verlieren. In einer im letzten Monat veröffentlichten Studie verfolgten Forscher insektenfressende Hausmartins in einem Park in Camargue, Frankreich, nachdem das Gebiet mit einem mikrobiellen Mückenbekämpfungsmittel besprüht wurde 1 . Sie fanden heraus, dass die Vögel nach dem Besprühen im Durchschnitt zwei Küken pro Nest produzierten, verglichen mit drei Vögeln an Kontrollstellen.

Die meisten mückenfressenden Vögel würden wahrscheinlich zu anderen Insekten wechseln, die nach der Mücke in großer Zahl auftauchen könnten, um ihren Platz einzunehmen. Andere Insektenfresser vermissen sie vielleicht überhaupt nicht: Fledermäuse ernähren sich hauptsächlich von Motten, und weniger als 2% ihres Darminhalts sind Mücken. "Wenn Sie Energie verbrauchen", sagt die medizinische Entomologin Janet McAllister von den Centers for Disease Control and Prevention in Fort Collins, Colorado, "werden Sie die 22-Unzen-Filet-Mignon-Motte oder die 6-Unzen-Hamburger-Mücke essen? "

Mit vielen Optionen auf der Speisekarte scheint es, dass die meisten Insektenfresser in einer mückenfreien Welt nicht hungern würden. Es gibt hier nicht genug Beweise für eine Störung des Ökosystems, um die Ausrotter zum Nachdenken zu bringen.

Als Larven bilden Mücken weltweit eine beträchtliche Biomasse in aquatischen Ökosystemen. Sie sind reich an Gewässern, die von ephemeren Teichen über Baumlöcher 2 bis hin zu alten Reifen reichen, und die Dichte der Larven auf überfluteten Ebenen kann so hoch sein, dass ihr Winden Wellen über die Oberfläche aussendet. Sie ernähren sich von verrottenden Blättern, organischem Detritus und Mikroorganismen. Die Frage ist, ob ohne Mücken andere Filtrierer einspringen würden. "Viele Organismen verarbeiten Detritus. Mücken sind nicht die einzigen Beteiligten oder die wichtigsten", sagt Juliano. "Wenn Sie eine Niete aus der Tragfläche eines Flugzeugs ziehen, ist es unwahrscheinlich, dass das Flugzeug aufhört zu fliegen."

Die Auswirkungen können vom jeweiligen Gewässer abhängen. Mückenlarven sind wichtige Mitglieder der eng verbundenen Gemeinschaften in den 25-100-Milliliter-Pools in Kannenpflanzen 3 , 4 (Sarracenia purpurea) an der Ostküste Nordamerikas. Mückenart (Wyeomyia smithii) und Mücke (Metriocnemus knabi) sind die einzigen dort lebenden Insekten sowie Mikroorganismen wie Rädertierchen, Bakterien und Protozoen. Wenn andere Insekten im Wasser ertrinken, zerkauen die Mücken ihre Kadaver und die Mückenlarven ernähren sich von den Abfallprodukten, wodurch der Pflanze Nährstoffe wie Stickstoff zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall kann die Beseitigung von Mücken das Pflanzenwachstum beeinträchtigen.

1974 veröffentlichte der Ökologe John Addicott von der University of Calgary in Alberta, Kanada, Ergebnisse zur Räuber- und Beutestruktur in Kannenpflanzen und stellte eine größere Protozoen-Diversität in Gegenwart von Mückenlarven fest 5 . Er schlug vor, dass die Larven beim Fressen die Anzahl der dominanten Protozoen-Arten niedrig halten und andere überleben lassen. Die weiterreichenden Folgen für die Pflanze sind nicht bekannt.

Ein stärkeres Argument für die Haltung von Mücken könnte gefunden werden, wenn sie „Ökosystemdienstleistungen“ erbringen – die Vorteile, die der Mensch aus der Natur zieht. Die Evolutionsökologin Dina Fonseca von der Rutgers University in New Brunswick, New Jersey, weist als Vergleich zu den Stechmücken der Familie Ceratopogonidae, die manchmal auch als No-See-Ums bekannt sind. „Menschen, die von No-See-ums gebissen oder durch sie mit Viren, Protozoen und Fadenwürmern infiziert werden, würden sie gerne ausrotten“, sagt sie. Aber weil einige Ceratopogoniden Bestäuber tropischer Nutzpflanzen wie Kakao sind, "würde das eine Welt ohne Schokolade ergeben".

Ohne Mücken würden Tausende von Pflanzenarten eine Gruppe von Bestäubern verlieren. Erwachsene brauchen Nektar zur Energiegewinnung (nur Weibchen einiger Arten benötigen eine Blutmahlzeit, um die für die Eiablage notwendigen Proteine ​​​​zu erhalten). McAllister sagt jedoch, dass ihre Bestäubung für Nutzpflanzen, von denen der Mensch abhängig ist, nicht entscheidend ist. "Wenn es einen Vorteil hätte, sie in der Nähe zu haben, hätten wir einen Weg gefunden, sie auszubeuten", sagt sie. "Wir wollten nichts von Mücken, außer dass sie verschwinden."

Letztendlich scheint es wenige Dinge zu geben, die Mücken tun, die andere Organismen nicht genauso gut können – außer vielleicht einer. Sie sind tödlich effizient, um Blut von einem Individuum zu saugen und es in ein anderes zu leiten, was einen idealen Weg für die Verbreitung pathogener Mikroben bietet.

"Der ökologische Effekt der Beseitigung schädlicher Mücken besteht darin, dass Sie mehr Menschen haben. Das ist die Konsequenz", sagt Strickman. Viele Leben würden gerettet, viele mehr würden nicht mehr von Krankheiten ausgezehrt. Länder, die von ihrer hohen Malaria-Belastung befreit sind, beispielsweise in Afrika südlich der Sahara, könnten die 1,3 % des Wachstums des Bruttoinlandsprodukts wiederherstellen, die ihnen nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation jedes Jahr durch die Krankheit gekostet werden, was möglicherweise ihre Entwicklung beschleunigt. Es würde "das Gesundheitssystem und die Krankenhäuser weniger belastet, die öffentlichen Gesundheitsausgaben für die Bekämpfung vektorübertragener Krankheiten auf andere vorrangige Gesundheitsthemen umgeleitet, weniger Fehlzeiten an Schulen haben", sagt Jeffrey Hii, Malaria-Wissenschaftler der Weltgesundheitsorganisation in Manila .

Phil Lounibos, Ökologe am Florida Medical Entomology Laboratory in Vero Beach sagt, dass "die Beseitigung von Mücken vorübergehend das menschliche Leiden lindern würde". Seine Arbeit legt nahe, dass Bemühungen, eine Vektorart auszurotten, vergeblich wären, da ihre Nische schnell von einer anderen gefüllt würde. Sein Team sammelte weibliche Gelbfiebermücken (Aedes aegypti) von Schrottplätzen in Florida und stellte fest, dass einige von asiatischen Tigermücken (Aedes albopictus), die mehrere menschliche Krankheiten übertragen. Die Besamung sterilisiert die weiblichen Gelbfiebermücken und zeigt, wie ein Insekt ein anderes überholen kann.

Angesichts der enormen humanitären und wirtschaftlichen Folgen der durch Mücken übertragenen Krankheit würden nur wenige Wissenschaftler vermuten, dass die Kosten einer wachsenden menschlichen Bevölkerung die Vorteile einer gesünderen Bevölkerung überwiegen würden. Und auch die „Kollateralschäden“, die anderswo in Ökosystemen zu spüren sind, kaufen nicht viel Sympathie. Die romantische Vorstellung, dass jede Kreatur einen lebenswichtigen Platz in der Natur hat, reicht möglicherweise nicht aus, um den Fall der Mücke zu vertreten. Es sind die Grenzen der Methoden zum Töten von Mücken, nicht die Grenzen der Absicht, die eine Welt ohne Mücken unwahrscheinlich machen.

Während der Mensch also versehentlich nützliche Arten, vom Thunfisch bis hin zu Korallen, an den Rand des Aussterbens treibt, können seine besten Bemühungen ein Insekt mit wenigen erlösenden Eigenschaften nicht ernsthaft bedrohen. "Sie besetzen keine unangreifbare Nische in der Umwelt", sagt der Entomologe Joe Conlon von der American Mosquito Control Association in Jacksonville, Florida. "Wenn wir sie morgen ausrotten, werden die Ökosysteme, in denen sie aktiv sind, Schluckauf bekommen und dann weiterleben. Etwas Besseres oder Schlechteres würde die Oberhand gewinnen."


Mücken, die Malaria übertragen können, wurden in Laborexperimenten eliminiert

Mücke, die Malaria verursacht, Anopheles gambiae. Bildnachweis: NIAID, CC BY

Dem Team vom Imperial College London gelang es, in Käfigen lebende Populationen des Malaria-Vektor-Moskitos zum Absturz zu bringen Anopheles gambiae in nur 7-11 Generationen.

Dies ist das erste Mal, dass Experimente mit einem molekularen Designansatz die Reproduktionsfähigkeit eines komplexen Organismus im Labor vollständig blockieren konnten.

Die als Gene Drive bezeichnete Technik wurde verwendet, um gezielt auf die spezifischen Mückenarten zu zielen Ein. Gambiae die für die Übertragung von Malaria in Subsahara-Afrika verantwortlich ist. Weltweit gibt es etwa 3500 Mückenarten, von denen nur 40 verwandte Arten Malaria übertragen können.

Die Hoffnung ist, dass in Zukunft Mücken mit einem Gene Drive freigesetzt werden, die weibliche Unfruchtbarkeit innerhalb der lokalen Malaria übertragenden Mückenpopulationen verbreiten und sie zusammenbrechen lassen.

Im Jahr 2016 gab es weltweit rund 216 Millionen Malariafälle und schätzungsweise 445.000 Todesfälle, hauptsächlich bei Kindern unter fünf Jahren.

Der leitende Forscher Professor Andrea Crisanti vom Department of Life Sciences bei Imperial sagte: "2016 war das erste Mal seit mehr als zwei Jahrzehnten, dass die Malariafälle trotz enormer Anstrengungen und Ressourcen nicht von Jahr zu Jahr zurückgegangen sind, was darauf hindeutet, dass wir mehr Instrumente zur der Kampf."

Die Ergebnisse des Teams, veröffentlicht heute in Natur Biotechnologie, stellen das erste Mal dar, dass Gene Drive in der Lage war, eine Population vollständig zu unterdrücken und Resistenzprobleme zu überwinden, mit denen frühere Ansätze konfrontiert waren.

Professor Crisanti fügte hinzu: „Dieser Durchbruch zeigt, dass Gene Drive funktionieren kann und gibt Hoffnung im Kampf gegen eine Krankheit, die die Menschheit seit Jahrhunderten heimsucht. Es gibt noch mehr zu tun, sowohl im Hinblick auf die Erprobung der Technologie in größeren Labors Studien und die Zusammenarbeit mit betroffenen Ländern, um die Durchführbarkeit einer solchen Intervention zu bewerten.

„Es wird noch mindestens 5-10 Jahre dauern, bis wir in Erwägung ziehen, Mücken mit Gene Drive in freier Wildbahn zu testen, aber jetzt haben wir einige ermutigende Beweise dafür, dass wir auf dem richtigen Weg sind. Gene Drive-Lösungen haben das Potenzial, eines Tages schneller voranzukommen Malaria-Ausrottung durch Überwindung der Logistikbarrieren in ressourcenarmen Ländern."

Das Team zielte auf ein Gen in Ein. Gambiae Doppelgeschlecht genannt, das bestimmt, ob sich eine einzelne Mücke als Männchen oder Weibchen entwickelt.

Das Team entwickelte eine Gene-Drive-Lösung, die darauf ausgelegt ist, selektiv eine Region des doppelgeschlechtlichen Gens zu verändern, die für die weibliche Entwicklung verantwortlich ist. Männchen, die dieses modifizierte Gen trugen, zeigten keine Veränderungen, und Weibchen mit nur einer Kopie des modifizierten Gens auch nicht. Weibchen mit zwei Kopien des modifizierten Gens zeigten jedoch sowohl männliche als auch weibliche Merkmale, beißen nicht und legten keine Eier.

Ihre Experimente zeigten, dass der Gene Drive die genetische Veränderung in fast 100 % der Fälle übertrug. Nach acht Generationen wurden keine Weibchen mehr produziert und die Populationen brachen mangels Nachkommen zusammen.

Frühere Versuche, einen Gene Drive zur Populationssuppression zu entwickeln, stießen auf „Resistenz“, bei der gezielte Gene Mutationen entwickelten, die es dem Gen ermöglichten, seine Funktion auszuführen, die jedoch resistent gegen den Drive waren. Diese Veränderungen würden dann an die Nachkommen weitergegeben, was den Gene Drive in seinen Bahnen stoppte.

One of the reasons doublesex was picked for the gene drive target was that it was thought not to tolerate any mutations, overcoming this potential source of resistance. Indeed, in the study no functional mutated copy of the doublesex gene arose and spread in the population.

While this is the first time resistance has been overcome, the team say additional experiments are needed to investigate the efficacy and the stability of the gene drive under confined laboratory settings that mimic tropical environments.

This involves testing the technology on larger populations of mosquitoes confined in more realistic settings, where competition for food and other ecological factors may change the fate of the gene drive.

The doublesex gene targeted in the study is similar across the insect world, although different insects have different exact genetic sequences. This suggests the technology could be used in the future to specifically target other disease-carrying insects.

Recent work from Imperial showed that suppressing An. gambiae populations in local areas is unlikely to affect the local ecosystem.


Mosquitoes Are Drawn to Flowers As Much as People — Now Scientists Finally Know Why

Without their keen sense of smell, mosquitoes wouldn’t get very far. They rely on this sense to find a host to bite and spots to lay eggs.

And without that sense of smell, mosquitoes could not locate their dominant source of food: nectar from flowers.

“Nectar is an important source of food for all mosquitoes,” said Jeffrey Riffell, a professor of biology at the University of Washington. “For male mosquitoes, nectar is their only food source, and female mosquitoes feed on nectar for all but a few days of their lives.”

Aedes mosquitoes feeding from Platanthera flowers. Credit: Kiley Riffell

Yet scientists know little about the scents that draw mosquitoes toward certain flowers, or repel them from others. This information could help develop less toxic and better repellents, more effective traps and understand how the mosquito brain responds to sensory information — including the cues that, on occasion, lead a female mosquito to bite one of us.

Riffell’s team, which includes researchers at the UW, Virginia Tech and UC San Diego, has discovered the chemical cues that lead mosquitoes to pollinate a particularly irresistible species of orchid. As they report in a paper published online on December 23, 2019, in the Proceedings of the National Academy of Sciences, the orchid produces a finely balanced bouquet of chemical compounds that stimulate mosquitoes’ sense of smell. On their own, some of these chemicals have either attractive or repressive effects on the mosquito brain. When combined in the same ratio as they’re found in the orchid, they draw in mosquitoes as effectively as a real flower. Riffell’s team also showed that one of the scent chemicals that repels mosquitoes lights up the same region of the mosquito brain as DEET, a common and controversial mosquito repellant.

Their findings show how environmental cues from flowers can stimulate the mosquito brain as much as a warm-blooded host — and can draw the mosquito toward a target or send it flying the other direction, said Riffell, who is the senior author of the study.

The researchers used bags placed over the orchids to collect samples of their scents in the field. Credit: Kiley Riffell

The blunt-leaf orchid, or Platanthera obtusata, grows in cool, high-latitude climates across the Northern Hemisphere. From field stations in the Okanogan-Wenatchee National Forest in Washington state, Riffell’s team verified past research showing that local mosquitoes pollinate this species, but not its close relatives that grow in the same habitat. When researchers covered the flowers with bags — depriving the mosquitoes of a visual cue for the flower — the mosquitoes would still land on the bagged flowers and attempt to feed through the canvas.

Orchid scent obviously attracted the mosquitoes. To find out why, Riffell’s team turned to the individual chemicals that make up the blunt-leaf orchid’s scent.

“We often describe ‘scent’ as if it’s one thing — like the scent of a flower, or the scent of a person,” said Riffell. “Scent is actually a complex combination of chemicals — the scent of a rose consists of more than 300 — and mosquitoes can detect the individual types of chemicals that make up a scent.”

Riffell describes the blunt-leaf orchid’s scent as a grassy or musky odor, while its close relatives have a sweeter fragrance. The team used gas chromatography and mass spectroscopy to identify dozens of chemicals in the scents of the Platanthera Spezies. Compared to its relatives, the blunt-leaf orchid’s scent contained high amounts of a compound called nonanal, and smaller amounts of another chemical, lilac aldehyde.

Using a gas chromatogram to separate the individual chemicals that make up a flower’s scent while simultaneously recording electrical activity from a mosquito’s antenna to see which chemicals stimulate the mosquito’s antenna. Credit: Kiley Riffell

Riffell’s team also recorded the electrical activity in mosquito antennae, which detect scents. Both nonanal and lilac aldehyde stimulated antennae of mosquitoes that are native to the blunt-leaf orchid’s habitat. But these compounds also stimulated the antennae of mosquitoes from other regions, including Anopheles stephensi, which spreads malaria, and Aedes aegypti, which spreads dengue, yellow fever, Zika and other diseases.

Experiments of mosquito behavior showed that both native and non-native mosquitoes preferred a solution of nonanal and lilac aldehyde mixed in the same ratio as found in blunt-leaf flowers. If the researchers omitted lilac aldehyde from the recipe, mosquitoes lost interest. If they added more lilac aldehyde — at levels found in the blunt-leaf orchid’s close relatives — mosquitoes were indifferent or repelled by the scent.

Using techniques developed in Riffell’s lab, they also peered directly into the brains of Aedes increpitus mosquitoes, which overlap with blunt-leaf orchids, and a genetically modified strain of Aedes aegypti previously developed by Riffell and co-author Omar Akbari, an associate professor at UC San Diego. They imaged calcium ions — signatures of actively firing neurons — in the antenna lobe, the region of the mosquito brain that processes signals from the antennae.

A mosquito tethered to the underside of a microscope stage for calcium imaging of its antenna lobe. Credit: Kiley Riffell

These brain imaging experiments revealed that nonanal and lilac aldehyde stimulate different parts of the antenna lobe — and even compete with one another when stimulated: The region that responds to nonanal can suppress activity in the region that responds to lilac aldehyde, and vice versa. Whether this “cross talk” makes a flower attractive or repelling to the mosquito likely depends on the amounts of nonanal and lilac aldehyde in the original scent. Blunt-leaf orchids have a ratio that attracts mosquitoes, while closely related species do not, according to Riffell.

“Mosquitoes are processing the ratio of chemicals, not just the presence or absence of them,” said Riffell. “This isn’t just important for flower discrimination — it’s also important for how mosquitoes discern between you and I. Human scent is very complex, and what is probably important for attracting or repelling mosquitoes is the ratio of particular chemicals. We know that some people get bit more than others, and maybe a difference in ratio explains why.”

The team also discovered that lilac aldehyde stimulates the same region of the antenna lobe as DEET. That region may process “repressive” scents, though further research would need to verify this, said Riffell. It’s too soon to tell if lilac aldehyde may someday be an effective mosquito repellant. But if it is, there is an added bonus.

“It smells wonderful,” said Riffell.

Reference: “The olfactory basis of orchid pollination by mosquitoes” by Chloé Lahondère, Clément Vinauger, Ryo P. Okubo, Gabriella H. Wolff, Jeremy K. Chan, Omar S. Akbari and Jeffrey A. Riffell, 23 December 2019, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.1910589117

Lead author is Chloé Lahondère, who conducted the research as a UW postdoctoral fellow and is now a research assistant professor at Virginia Tech. Additional co-authors are Clément Vinauger, a former UW postdoctoral researcher and current assistant professor at Virginia Tech UW biology graduate students Ryo Okubo and Jeremy Chan and UW postdoctoral researcher Gabriella Wolff. The research was funded by the National Institutes of Health, the Air Force Office of Scientific Research and the University of Washington.


HOUSE MOUSE

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Identification and Range
: The house mouse (Mus musculus) is a small, slender rodent that has a slightly pointed nose small, black, somewhat protruding eyes large, scantily haired ears, and a nearly hairless tail with obvious scale rings. The adult mouse weighs about 2/5 to 4/5 ounces. They are generally grayish-brown with a gray or buff belly. Similar mice include the white-footed mice and jumping mice( which have a white belly), and harvest mice (which have grooved upper incisor teeth.) Native to central Asia, this species arrived in North America along with settlers from Europe and other points of origin. A very adaptable species, the house mouse often lives in close association with humans and therefore is termed one of the "commensal" rodents along with Norway and roof rats. Following their arrival on colonists’ ships, house mice spread across North America and now are found in every state including coastal areas of Alaska, and in the southern parts of Canada.
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Lebensraum: House mice live in and around homes, farms, commercial establishments, as well as in open fields and agricultural lands. The onset of cold weather each fall in temperate regions is said to cause mice to move into structures in search of shelter and food.
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Essgewohnheiten: House mice eat many types of food but prefer seeds and grain. They are not hesitant to sample new foods and are considered "nibblers," sampling many kinds of items that may exist in their environment. Foods high in fat, protein, or sugar may be preferred even when grain and seed also are present. Such items include bacon, chocolate candies, butter and nutmeats. A single mouse eats only about 3 grams of food per day (8 pounds per year) but because of their habit of nibbling on many foods and discarding partially eaten items, mice destroy considerably more food than they consume. Unlike Norway and roof rats, they can get by with little or no free water, although they readily drink water when it is available. They obtain their water needs from the food they eat. An absence of liquid water or food of adequate moisture content in their environment may reduce their breeding potential.
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General Biology, Reproduction, and Behavior: House mice are mainly nocturnal, although at some locations considerable daytime activity may be seen. Seeing mice during daylight hours does not necessarily mean there is a high population present, although this usually is true for rats Mice have poor eyesight, relying more on their hearing and their excellent senses of smell, taste and touch. They are considered essentially colorblind.

House mice can dig and may burrow into the ground in fields or around structures when other shelter is not readily available. Nesting may occur here or in any sheltered location. Nests are constructed of fibrous materials and generally have the appearance of a "ball" of material loosely woven together. These nests are usually 4 to 6 inches in diameter. Litters of 5 or 6 young are born 19 to 21 days after mating, although females that conceive while still nursing may have a slightly longer gestation period. Newborn mice are naked and their eyes are closed. They grow rapidly and after 2 w3eeks they are covered with hair and their eyes and ears are open. They begin to make short excursions from the nest and eat solid food at 3 weeks. Weaning soon follows, and mice are sexually mature as early as 6 to 10 weeks old.

Mice may breed year-round and a female may have 5 to 10 litters per year. Mouse populations can therefore grow rapidly under good conditions, although breeding and survival of young slow markedly when population densities become high.

During its daily activities, a mouse normally travels an area averaging 10 to 30 feet in diameter, seldom traveling further than this to obtain food or water. Mice constantly explore and learn about their environment, memorizing the locations of pathways, obstacles, food and water, shelter and other elements in their domain. They quickly detect new objects in their environment, but they do not fear novel objects as do rats. This behavior should be remembered if faced with a large population of mice in a residential, industrial or agricultural setting. Proper placements of mouse bait is a must if you are to have a successful baiting program.
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Danksagung

We would like to acknowledge the use of the University of Oxford Advanced Research Computing (ARC) facility in carrying out this work (http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.22558).

Finanzierung

The authors are supported by a grant from the Bill & Melinda Gates Foundation.

Availability of data and materials

Settlement data collected by the United Nations Office for the Coordination of Human Affairs (OCHA [57]), inland water data extracted from the digital chart of the world (DCW [58]), and rainfall data from the “ERA-interim reanalysis” (available from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts [59]).


Lipid availability determines fate of skeletal progenitor cells via SOX9

The avascular nature of cartilage makes it a unique tissue 1-4 , but whether and how the absence of nutrient supply regulates chondrogenesis remain unknown. Here we show that obstruction of vascular invasion during bone healing favours chondrogenic over osteogenic differentiation of skeletal progenitor cells. Unexpectedly, this process is driven by a decreased availability of extracellular lipids. When lipids are scarce, skeletal progenitors activate forkhead box O (FOXO) transcription factors, which bind to the Sox9 promoter and increase its expression. Besides initiating chondrogenesis, SOX9 acts as a regulator of cellular metabolism by suppressing oxidation of fatty acids, and thus adapts the cells to an avascular life. Our results define lipid scarcity as an important determinant of chondrogenic commitment, reveal a role for FOXO transcription factors during lipid starvation, and identify SOX9 as a critical metabolic mediator. These data highlight the importance of the nutritional microenvironment in the specification of skeletal cell fate.

Interessenkonflikt-Erklärung

Die Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.

Figuren

Extended Data Figure 1. Removal of periosteum…

Extended Data Figure 1. Removal of periosteum reduces bone formation and callus vascularization

Extended Data Figure 2. Reducing vascularization alters…

Extended Data Figure 2. Reducing vascularization alters but does not prevent bone healing

Extended Data Figure 3. In silico modelling…

Extended Data Figure 3. In silico modelling supports a role for nutritional stress in chondrogenic…

Extended Data Figure 4. Skeletal progenitors resist…

Extended Data Figure 4. Skeletal progenitors resist nutritional stress via induction of SOX9

Extended Data Figure 5. Reduced lipid availability…

Extended Data Figure 5. Reduced lipid availability favours chondrogenesis over osteogenesis

Extended Data Figure 6. Chondrocytes do not…

Extended Data Figure 6. Chondrocytes do not depend on FAO

( ein ) Quantification of…

Extended Data Figure 7. Changes in FAO…

Extended Data Figure 7. Changes in FAO and autophagy after lipid deprivation

Extended Data Figure 8. Lipids regulate SOX9…

Extended Data Figure 8. Lipids regulate SOX9 through FoxO signalling

Extended Data Figure 9. Flow cytometry gating…

Extended Data Figure 9. Flow cytometry gating for cell sorting

Figure 1. Preventing vascular ingrowth during bone…

Figure 1. Preventing vascular ingrowth during bone healing induces chondrogenesis