Pendahuluan

Anopheles gambiae merupakan vektor parasit dari genus Plasmodium yang dapat menyebabkan penyakit malaria pada manusia. Pengendalian terhadap nyamuk ini adalah kunci untuk menurunkan prevalensi dan kejadian malaria, dan upaya-upaya yang bertujuan untuk mengurangi tingkat gigitan nyamuk bisa dibilang merupakan upaya yang paling penting. Kebanyakan nyamuk mempunyai dua pilihan makanan: gula dan darah, yang kedua ini penting untuk produksi telur (dan karenanya meningkatkan kebugaran). Namun, pemberian darah juga lebih berisiko dan memerlukan energi dibandingkan pemberian nektar karena kemungkinan adanya inang yang defensif, ditambah dengan penurunan kemampuan terbang, kecepatan melarikan diri, dan kelincahan nyamuk setelah makan.

Nyamuk tidak tumbuh saat dewasa, sehingga ukuran tubuh dewasanya ditentukan oleh pertumbuhan larva dan lingkungan larva. Bentuk tubuh yang kecil tidak menguntungkan bagi nyamuk, terutama nyamuk betina, karena ukuran membatasi jumlah telur yang dapat mereka bawa (dan juga fekunditasnya). Betina kecil juga kekurangan cadangan energi yang dibutuhkan untuk perkembangan gonotropik, mereka mungkin perlu mengonsumsi darah berkali-kali sebelum dapat menghasilkan telur. Selain itu, individu yang bertubuh kecil kurang efisien dalam memanfaatkan makanan darah, memiliki peluang lebih kecil untuk diinseminasi, dan memiliki masa hidup yang lebih pendek dibandingkan dengan individu yang berbadan besar. Mengingat perbedaan riwayat hidup ini, nyamuk-nyamuk kecil tampaknya berada dalam kondisi yang hampir kritis, sehingga kita memperkirakan bahwa nyamuk-nyamuk tersebut akan menunjukkan strategi penghisapan darah (reproduksi) yang berbeda dibandingkan dengan nyamuk-nyamuk sejenis yang berukuran besar.

Meskipun hubungan antara keadaan fisiologis nyamuk yang disebutkan di atas dan permulaan proses pemberian darah telah dipelajari dengan baik, hanya ada sedikit penelitian tentang dasar pengambilan keputusan mengenai penghentian pemberian makan (yaitu, kegigihan nyamuk) ketika suatu penyakit terjadi. tuan rumah defensif hadir. Di sini, kami mendefinisikan 'keputusan' sebagai plastisitas fenotipik dari ciri-ciri perilaku di lingkungan yang berbeda. Mengingat hal ini, kami berupaya memahami hubungan antara ukuran dan kondisi energi nyamuk serta responsnya terhadap gangguan saat menghisap darah.

Material dan Metode

A. Koloni

Anopheles gambiae s.s. Nyamuk Ifakara yang dikumpulkan dari Tanzania (Njagi) pada tahun 1997 dan sejak itu dipelihara di Universitas Simon Fraser. Orang dewasa ditempatkan di kandang Plexiglas berukuran 14 x 14 x 14 cm dengan penyaringan di empat sisi dan memiliki akses konstan terhadap 5% (vol/vol) air gula, yang disalurkan melalui gulungan kapas dalam labu Erlenmeyer 50 ml. Larva dibesarkan dalam nampan plastik (30 x 45 x 6 cm) yang diisi dengan 3,5 L air, dan diberi pakan serpihan ikan (Nutrafin Basix, Hagen, Taiwan) ad libitum (kira-kira 0,2 g per nampan) setiap hari sampai menjadi pupa.

B. Desain Eksperimen

Nyamuk dengan ukuran berbeda diperoleh dengan memperkenalkan kompetisi larva melalui crowding. Dalam dua wadah yang sama, 100 larva dipelihara untuk perlakuan tubuh besar dan 250 larva untuk perawatan tubuh kecil. Setiap panci dijaga pada ketinggian air yang sama dan menerima pakan ikan TetraminTM ad libitum setiap hari. Pada hari ke 6 sejak menetas, pupa pertama dari masing-masing wadah dikumpulkan sebagai satu kelompok. Pupa hari ke-7 dan hari ke-8 dikumpulkan juga, dan sisa larva dibuang.

Tiga hari setelah menjadi kepompong (eklosi biasanya 1 hari setelah menjadi kepompong), setiap kelompok ditawari lengan manusia dan diberi makan darah untuk memastikan bahwa uji coba tepung darah tidak memiliki banyak tujuan (somatik dan gametik). Setiap kelompok juga diberikan air gula seperti di atas. Pada hari ke 3 setelah pemberian darah pertama, nyamuk betina dari masing-masing kelompok dibagi menjadi tiga kelompok yang sama dan diberikan perlakuan status energi yaitu kelaparan 0, 1, atau 2 hari. Kami membuat nyamuk kelaparan dengan mengganti air gula dengan air suling.

C. Prosedur Eksperimen

Orang dewasa ditimbang terlebih dahulu secara individual menggunakan CAHNTM 21 Automatic Electrobalance (Cahn Instruments, Cerritos, CA, USA) sebelum pengujian perilaku. Setiap individu diimobilisasi sebelum ditimbang, dengan cara menangkapnya satu per satu dalam botol plastik 3,7 ml (1 dram) dan ditempatkan di atas es selama 30 detik. Setelah ditimbang, semua nyamuk kemudian dibiarkan hangat di ruang pertumbuhan setidaknya selama 1 jam untuk mendapatkan kembali mobilitasnya. Nyamuk satu per satu kemudian dipindahkan ke botol kaca yang lebih besar (diameter 2,5 cm, tinggi 4,5 cm), untuk memberikan ruang pendaratan yang memadai, dan ditempatkan di peralatan percobaan, yang terdiri dari penggaris busur derajat, yang lengannya berfungsi sebagai tuas, sedangkan lengan lainnya dipasang pada alas untuk menahannya ke bagian bawah kotak jaring Perspex (polimetil metakrilat) berukuran 30 x 30 x 30 cm. Semua pengujian perilaku dilakukan di ruang Conviron di bawah lampu merah (tidak terdeteksi oleh mata nyamuk) dan dilakukan antara pukul 13:00 dan 16:00 waktu setempat, yang setara dengan pukul 22:00 dan 01:00 waktu nyamuk. siklus. Waktu ini merupakan waktu makan yang optimal bagi spesies nokturnal ini. Hanya lengan kanan JN Reid yang digunakan dalam pengujian ini.

Pada awal setiap pengujian perilaku, nyamuk diberikan lengannya secara individual dan diberikan waktu maksimal 60 detik untuk penyisipan belalai. Individu yang gagal, menunjukkan cacat fisik (misalnya kehilangan anggota tubuh), atau berperilaku tidak menentu (misalnya berbaring telentang) akan dibuang. Setelah belalai dimasukkan, botol kaca dikeluarkan, JN Reid memegang alat tuas dengan tangannya, dan nyamuk dibiarkan makan. Jika nyamuk mengalami prediuresis (yang merupakan indikasi bahwa usus tengah nyamuk hampir penuh), waktu terjadinya prediuresis dicatat. Jika nyamuk terus menghisap darah, pada t = 2,0 menit, JN Reid memutar lengannya berlawanan arah jarum jam sebesar 135° dan kemudian berbalik ke posisi lengan semula dalam waktu total 1 s, dengan kecepatan sudut 4,7 rad/s. Hasil binomial dari nyamuk yang terganggu (yaitu, terbang sebagai respons terhadap perputaran lengan) atau tidak (ketika penyisipan belalai terus berlanjut meskipun lengan diputar) dicatat dan nyamuk ditangkap kembali dan ditimbang kembali menggunakan protokol yang sama seperti sebelumnya. Data dianalisis menggunakan Generalized Linear Model di R 2.10.0 (R Core Team, 2012).

Hasil Pengamatan

Pertama, model sederhana yang berisi ukuran tubuh, hari kelaparan, dan interaksi kedua parameter terhadap probabilitas untuk terbang atau tetap makan tidak signifikan (GLM dengan distribusi binomial dan fungsi logit link: P>0,05; AIC = 221,8). Penilaian visual terhadap data juga menunjukkan bahwa individu berukuran kecil dan besar memberikan respons yang berbeda terhadap pertambahan berat badan, yaitu individu berukuran besar semuanya menunjukkan peningkatan respons melarikan diri seiring dengan peningkatan pertambahan berat badan relatif; Namun, terdapat perbedaan dalam kemiringan hubungan antar kelompok yang kekurangan pangan. Sebaliknya, individu berukuran kecil menunjukkan penurunan respons terhadap kenaikan berat badan relatif ketika tidak kelaparan dan hal ini berubah menjadi respons melarikan diri yang semakin positif seiring dengan meningkatnya kekurangan makanan.

Kami selanjutnya memeriksa prediuresis secara langsung untuk mengetahui pengaruhnya terhadap respons gangguan per detik. Saat kami bertanya apakah individu yang meninggalkan inangnya lebih mungkin mengalami prediuresis pada saat itu atau tidak, jawabannya adalah ya: kemungkinan terjadinya prediuresis adalah 0,68 vs. 0,32 pada mereka yang tidak meninggalkan inangnya. Demikian pula, ketika kami bertanya apakah individu yang mengalami prediuresis lebih mungkin merespons gangguan dengan keluar, jawabannya sekali lagi adalah ya: kemungkinan untuk keluar adalah 0,72 vs. 0,28 untuk tetap tinggal. Akhirnya, baik ukuran maupun hari kelaparan tidak menjelaskan apakah individu melakukan prediuresis.

Diskusi

Kami menemukan perbedaan yang kuat dalam perilaku perempuan, terutama bahwa kelas ukuran bertindak secara berbeda sepanjang kontinum keadaan energi yang sama. Betina berbadan besar lebih sering meninggalkan inangnya dengan peningkatan berat badan relatif (dan absolut) serta tingkat energi yang lebih tinggi. Kami berhipotesis di sini bahwa dengan tingkat energi yang lebih tinggi, maka menjadi kurang mendesak bagi betina berukuran besar untuk segera mendapatkan makanan darah untuk reproduksi, dan mereka lebih bersedia untuk meninggalkan inang yang reaktif dan selanjutnya mencari makanan yang tidak terlalu berbahaya.

Betina kecil menunjukkan kecenderungan yang sama untuk keluar dengan peningkatan asupan darah relatif untuk keadaan kekurangan energi selama 1 dan 2 hari. Namun, betina yang bertubuh kecil dan tidak kelaparan cenderung terus makan seiring bertambahnya jumlah makanan dalam darah. Kami tidak memiliki penjelasan atas hasil yang tidak terduga ini; namun, betina kecil yang meninggalkan inangnya akan melakukan hal tersebut dengan kebugaran yang mendekati nol sehingga respons semua atau tidak sama sekali ini tidak akan memiliki nilai kuantitatif adaptif.

Dalam studi lapangan yang dilakukan oleh Walker (2008) di Mbita, Kenya, panjang sayap nyamuk betina saat muncul dilaporkan berkisar antara 3,18 hingga 3,60 mm (jantan: 2,94–3,30 mm). Dalam penelitian ini, kami menciptakan nyamuk betina dengan dua kelas ukuran: 3,18±0,01 dan 3,31±0,02 mm. Jumlah ini berada dalam kisaran ukuran yang teramati di alam, namun populasi penelitian kami mungkin tidak menangkap variasi ekstrem, terutama di bagian bawah. Namun, pengaruh ukuran yang signifikan terhadap perilaku menghisap darah nyamuk betina masih terlihat pada kisaran ukuran yang sempit ini, sehingga kami memperkirakan bahwa pengaruh tersebut akan lebih kuat di lapangan.

Yang terakhir, pemeriksaan kami terhadap prediuresis menunjukkan adanya hubungan yang kuat antara nyamuk yang meninggalkan inangnya dan persepsinya akan rasa kenyang, karena Anopheles gambiae melakukan prediuresis ketika ia merasa usus tengahnya sudah penuh. Dari perspektif ekologi perilaku, pada prediuresis, terdapat keuntungan marjinal yang kecil dan menurun dalam hal kebugaran (melalui fekunditas) untuk terus mengonsumsi darah, dan dengan demikian, makanan yang lebih besar menciptakan rasio risiko terhadap hasil kematian yang lebih besar. Nyamuk yang menunjukkan prediuresis secara signifikan lebih mungkin meninggalkan inangnya ketika diganggu, sebuah contoh jelas dari pengambilan keputusan yang bergantung pada penurunan keuntungan marjinal dari tambahan asupan darah.

Keputusan-keputusan ini dapat mempengaruhi jumlah asupan darah dan jumlah asupan darah yang mungkin dicari betina dalam waktu tertentu untuk memenuhi kebutuhan darahnya untuk reproduksi. Baik ukuran porsi makan darah maupun frekuensi menggigit dapat mempengaruhi dinamika malaria. Dengan cara ini, varian spasial dan temporal alami dalam ekologi nutrisi larva dan nyamuk Anopheles gambiae dewasa harus dipertimbangkan ketika menganalisis dinamika infeksi parasit malaria. Di sini, kami telah menunjukkan bagaimana dan mengapa nyamuk dewasa merespons variasi tersebut melalui plastisitas fenotipik dalam pemberian darah.

Kesimpulan

Kami menemukan bahwa keputusan seekor nyamuk untuk meninggalkan inangnya tidak hanya bergantung pada asupan darah relatifnya, namun juga pada ukuran dan kondisi energinya. Secara khusus, nyamuk lebih cenderung berhenti makan seiring dengan meningkatnya jumlah makanan dalam darah, kecuali nyamuk yang berukuran kecil dan berenergi tinggi, sehingga mereka cenderung terus makan. Nyamuk yang mengalami prediuresis juga cenderung lebih mudah meninggalkan inangnya. daripada mereka yang belum.

REFERENSI

Reid, J.N., Hoffmeister, T.S., Amber, G.H., & Bernard, D.R. (2014). Bite or flight: the response of mosquitoes to disturbance while feeding on a defensive host. Entomologia Experimentalis et Applicata, 153: 240-245.