Un grupo de investigadores del MIT y la Universidad de Georgia Tech ha desarrollado un innovador modelo tridimensional que predice los patrones de vuelo de los mosquitos, revelando cómo estos insectos responden a diferentes estímulos sensoriales. Este avance podría transformar las estrategias de control y captura de mosquitos, considerados uno de los animales más peligrosos para la salud humana debido a su capacidad para transmitir enfermedades mortales como el paludismo y el dengue.
Los mosquitos utilizan diversas señales en su entorno para localizar a sus objetivos, incluyendo la silueta humana y el dióxido de carbono que exhalan las personas. En este contexto, el nuevo estudio, publicado en la revista Science Advances, identifica tres patrones de vuelo que los mosquitos adoptan según los estímulos que perciben.
Nuevos patrones de vuelo en respuesta a estímulos
Cuando un mosquito solo puede ver un posible objetivo, adopta un enfoque conocido como “fly-by”, donde se lanza rápidamente hacia él y retrocede si no detecta otras señales que confirmen la presencia del hospedador. Si no tiene visibilidad pero puede oler el dióxido de carbono, realiza “dobles tomas”, disminuyendo la velocidad y moviéndose adelante y atrás para permanecer cerca de la fuente del olor. Por otro lado, cuando recibe tanto señales visuales como químicas, cambia a un patrón de “orbitado”, volando alrededor del objetivo a una velocidad constante mientras se prepara para aterrizar.
El autor principal del estudio, Jörn Dunkel, profesor de matemáticas en el MIT, señala: “Nuestro trabajo sugiere que las trampas para mosquitos necesitan cebos multisensoriales específicamente calibrados para mantener a los mosquitos interesados el tiempo suficiente para ser capturados”. Este enfoque busca establecer un nuevo paradigma en el estudio del comportamiento de plagas mediante el uso de seguimiento tridimensional y modelado basado en datos.
Un problema global con soluciones innovadoras
A nivel mundial, los mosquitos son responsables de más de 770,000 muertes anuales debido a enfermedades transmitidas por ellos. De las aproximadamente 3,500 especies conocidas, alrededor de 100 han evolucionado para atacar específicamente a los humanos. Entre ellas se encuentra el Aedes aegypti, conocido por utilizar diversos indicios para localizar sus hospedadores humanos.
A través de experimentos realizados en túneles de viento y otros entornos controlados, se ha investigado cómo ciertos estímulos atraen a estos insectos. Sin embargo, hasta ahora no se había explorado cómo vuelan al buscar un hospedador. El equipo detrás del nuevo modelo utilizó datos obtenidos en experimentos previos sobre el comportamiento de los mosquitos frente a diferentes señales sensoriales.
Chenyi Fei, uno de los coautores del estudio y postdoctorante en el Departamento de Matemáticas del MIT, explica: “La gran pregunta era: ¿cómo encuentran los mosquitos un objetivo humano? Aunque existían estudios experimentales sobre qué tipo de señales podrían ser importantes, nada había sido especialmente cuantitativo”.
Metodología innovadora y resultados prometedores
Para desarrollar su modelo, los investigadores llevaron a cabo experimentos con entre 50 y 100 ejemplares del Aedes aegypti. Los mosquitos volaron dentro de una sala rectangular blanca mientras cámaras registraban sus trayectorias tridimensionales. Se colocaron objetos representativos tanto visuales como químicos para observar cómo respondían ante ellos.
A lo largo de 20 experimentos se generaron más de 53 millones de puntos de datos y más de 477,220 trayectorias individuales. La colaboración entre Dunkel y su equipo permitió identificar comportamientos significativos que podrían ayudar en el control poblacional del mosquito.
"Proponemos una amplia gama de ecuaciones dinámicas", explica Dunkel sobre la complejidad inicial del modelo. "A través de iteraciones contra datos reales, reducimos esa complejidad hasta obtener un modelo simple que aún concuerda con la información". Al final lograron crear un modelo preciso que predice cómo vuela un mosquito dependiendo del tipo y combinación de señales presentes.
Aplicaciones futuras en control vectorial
Este trabajo no solo abre nuevas vías para entender mejor el comportamiento del mosquito sino también para diseñar trampas más efectivas. Los investigadores han creado una aplicación interactiva que permite experimentar con diferentes objetos y parámetros relacionados con las señales sensoriales presentes. Esto facilitará simular comportamientos alrededor de diseños variados.
"Ahora que tenemos un modelo funcional podemos comenzar a diseñar trampas más inteligentes", concluye Cohen, otro coautor del estudio. Con este enfoque basado en datos cuantitativos se espera avanzar significativamente en la lucha contra estas plagas que amenazan la salud pública globalmente.
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