Teadustöö praktiline vajadus tuleneb sääskede üleilmsest tervisemõjust. Vereimejate tõttu sureb maailmas rohkem inimesi kui ühegi teise looma mõjul. Sääsed levitavad malaariat, denguepalavikku ja teisi surmavaid haigusi. Igal aastal sureb sääskede levitatud patogeenide tõttu sadu tuhandeid inimesi, vahendab MIT News. 

Lisaks ohtlikele haigustele häirivad sääsed inimeste igapäevaelu. Ligi 3500 teadaolevast sääseliigist on kohastunud umbes sada just inimeste ründamisele. Nende hulka kuulub ka nn kollapalavikusääsk Aedes aegypti, kes otsib ohvreid, toetudes mitmele erinevale stiimulile. Verd ihkav sääsk tajub nii keha kontuure, liikumist, teatud määral värve  kui ka väljahingatavat süsihappegaasi.

Seni on bioloogid putukaid peibutavaid tegureid uurinud peamiselt tuuletunnelites. Teadlased puhusid neis katsetes sääskede lähedale süsihappegaasi ja jälgisid seejärel nende reaktsiooni. Andmeid koguti peamiselt selle kohta, kuhu ja millal putukad maandusid. Ükski varasem uuring pole aga üksikasjalikult kaardistanud sääskede lennuteekonda ohvrini.

Varasematest katsetest selgus küll, millised erinevad stiimulid on sääskedele olulised, kuid puudus täpne ülevaade, kuidas need nende ruumilist liikumist mõjutavad. Seetõttu võtsid värske teadustöö autorid appi matemaatika. Uuringu kaasautori Chenyi Fei sõnul soovisid nad eeskätt teada saada, kuidas sääsed sihtmärgi üles leiavad. Uus metoodika võimaldas neil lennumustreid matemaatiliselt mõõta ja kirjeldada.

Et putukate trajektoore täpselt kaardistada, tegid GeorgiaTechi insenerid katseid 50–100 kollapalavikusääsega. Putukad lendasid pikas ristkülikukujulises ruumis, kus kaamerad salvestasid iga isendi lennuteekonna. Lisaks asetasid teadlased ruumi erinevaid visuaalseid ja keemilisi peibutisi.

Selleks, et uurida sääskede käitumist erinevates olukordades, mängisid teadlased objektide omadustega. Ühes katses oli visuaalne stiimul statiivile asetatud must vahtplastist kera. Teises katses kasutasid nad valget kera, mida läbis toru. Toru kaudu pumbati ruumi sarnases koguses süsihappegaasi, kui inimene välja hingab.

Üksikute stiimulite kõrval uuris töörühm ka signaalide koosmõju. Selleks lisasid teadlased ruumi süsihappegaasi eraldava musta kera. Katsete viimases järgus jälgisid teadlased, kuidas toimetavad sääsed ümber päris inimese. Vabatahtlik kandis kaitseriietust, mis oli ühelt poolt must ja teiselt poolt valge.

Teadlased kogusid paarikümne katsega suure hulga andmeid. Andmestik hõlmas enam kui 53 miljonit andmepunkti ja sadu tuhandeid lennutrajektoore. Mõõtmistulemuste põhjal lõid MIT-i matemaatikud lihvitud lennumudeli. 

Et täpse mudelini jõuda, lihtsustasid matemaatikud esialgseid keerukaid arvutusi järk-järgult. Matemaatikaprofessor Jörn Dunkel selgitas, et algne võrrand oli väga keeruline ja sisaldas paljusid muutujaid. Arvutusi koomale tõmmates valmis lõpuks lihtsam mudel, mis peegeldas tegelikkust piisavalt hästi.

Andmed tõid esile kolm selgelt lennumustrit. Sääskede taktika sõltus otseselt stiimulitest. Vaid visuaalset sihtmärki märgates lendas sääsk sellest esmalt lihtsalt mööda. Seejärel sööstis ta kiiresti silueti suunas ja muutis suunda, kui ei tajunud muid inimesele viitavaid märke. 

Sääsk käitus hoopis teisiti, kui sihtmärki polnud küll näha, kuid vereimeja tajus selle keemilist signaali. Õhus süsihappegaasi tundes, tegid putukad topeltkontrolli. Nad aeglustasid lennukiirust ja sööstsid edasi-tagasi. Nõnda üritasid sääsed püsida saaklooma läheduses.

Visuaalse ja keemilise stiimuli koosmõju vallandas kõige keerulisema lennumustri. Musta siluetti nähes ja süsihappegaasi tajudes hakkas sääsk tiirutama. See tähendab, et ta ei kombineerinud varasemaid lennusuundi, vaid käitus täiesti uutmoodi. Putukas lendas ühtlasel kiirusel ümber sihtmärgi, meenutades saaki varitsevat haid.

Loodud mudeli abil saavad teadlased nüüd putukate lennuvalikuid täpsemalt ennustada. Visuaalsete ja keemiliste signaalide kombinatsioon selgitab, miks sääsed enne ohvri ründamist nõnda pikalt ümber inimese tiirutavad. Uuringu autorite hinnangul muudab see teadmine ka seniseid sääsetõrjestrateegiaid. Professor Dunkeli sõnul vajavad sääselõksud peibutisi, mis püüavad korraga mitme meele täehelepanu.

Tulevikus plaanivad uurijad mudelisse kaasata veelgi rohkem muutujaid. Järgmise sammuna analüüsivad nad teiste keskkonnategurite mõju. Peale süsihappegaasi meelitavad putukaid ka inimesest õhkuv lõhn, soojus ja niiskus. Uurijad lõid lisaks interaktiivse rakenduse, kus huvilised saavad erinevate mudeli parameetritega virtuaalses ruumis katseid teha.

Pikemas perspektiivis muudab uudne 3D-jälgimine seda, kuidas teadlased vereimejate käitumist uurivad. Mida täpsemini lennutrajektoore mõistetakse, seda tõhusamalt suudetakse piirata ohtlike haiguste levikut.

Teadlased kirjutavad tulemustest ajakirjas Science Advances.