Trap type, baits, and molecular methods influence blood-fed mosquito capture and the identification of host blood meals from outdoor mosquito collections

모기는 단순히 성가신 물개들이 아닙니다. 그들은 말라리아, 뎅기열 및 기타 심각한 질병을 유발하는 병원체를 옮기는 세계에서 가장 효율적인 질병의 운반자입니다. 이러한 질병이 어떻게 퍼지는지 이해하기 위해, 과학자들은 모기가 정확히 어떤 동물에게 피를 빨았는지 알아야 합니다. 모기가 흡혈을 할 때, 그것은 본질적으로 지역 생태계의 스냅샷을 찍는 것과 같아서, 모기가 소, 새, 인간 또는 야생 동물을 물었는지를 드러내 줍니다. 이 정보는 곤충, 숙주, 그리고 바이러스 사이의 보이지 않는 연결 고리를 지도화하는 데 도움을 줍니다. 그러나 방금 식사를 마친 모기를 잡는 것은 매우 어렵습니다. 식사를 마친 곤충들은 더 이상 숙주를 찾지 않고 대신 어둡고 습한 곳을 찾아 휴식을 취하며 식사를 소화합니다. 연구자들이 그들을 발견할 때쯤이면, 그 안의 혈액은 이미 부분적으로 소화된 상태인 경우가 많아 원래의 출처를 식별하기가 더 어려워집니다.

남아프리카 동북부의 한 연구팀은 이 수수께끼를 풀기 위해, 휴식 중인 모기를 잡는 가장 좋은 방법과 그 안의 DNA를 읽어내는 가장 좋은 방법을 테스트하기 위해 나섰습니다. 그들은 광활한 크루거 국립공원에서부터 인근 마을에 이르기까지 다양한 경관을 가로지르며, 어떤 트랩과 방법이 가장 유용한 샘플을 제공하는지 확인하기 위해 다양한 트랩과 방법을 비교했습니다. 그들의 목표는 두 가지였습니다. 첫째, 야생에서 피를 빤 모기를 포획하는 가장 효과적인 방법을 찾는 것이었고, 둘째, 혈액이 상당히 소화되고 있는 상황에서도 어떤 실험실 기술이 동물의 정체를 성공적으로 식별할 수 있는지 결정하는 것이었습니다.

연구진은 숙주의 존재를 흉내 내는 표준 광 트랩(light trap)부터 어두운 휴식처처럼 보이도록 설계된 특수 버킷에 이르기까지 다양한 트랩을 현장에 배치했습니다. 또한, 드라이아이스에서 나오는 이산화탄소를 사용하는 방식과 설탕이나 당밀이 발효되어 가스를 생성하도록 하는 수제 혼합물을 사용하는 방식 등 곤충을 유인하는 다양한 방법도 테스트했습니다. 결과에 따르면, 텐트 트랩이나 BG-Pro 트랩과 같은 크고 개방된 트랩이 가장 많은 수의 흡혈 모기를 잡았지만, 이들은 대부분 식사를 상당히 소화시킨 상태였습니다. 반면, 휴식 중인 모기를 표적으로 하는 방법들, 즉 연구자가 식물에서 곤충을 직접 빨아들이는 배낭형 흡입기(backpack aspirator)와 단순한 휴식용 버킷은 전체 모기 수는 적게 잡았지만, 매우 신선하고 소화되지 않은 혈액을 가진 모기의 비율은 훨씬 높았습니다. 이 차이는 매우 중요한데, 혈액이 신선할수록 숙주를 식별하기가 더 쉽기 때문입니다.

연구는 유인제의 출처가 예상보다 더 중요하다는 사실도 밝혀냈습니다. 연구진은 영양분과 이산화탄소를 방출하는 발효된 당밀이 방금 피를 빤 모기를 유인하는 데 더 우수한 미끼가 될 것이라고 가설을 세웠습니다. 그러나 데이터는 그 반대임을 보여주었습니다. 드라이아이스로 유인된 트랩이 당밀이나 설탕을 사용한 트랩보다 훨씬 더 많은 흡혈 모기를 잡았습니다. 당밀이 일부 모기를 유인하기는 했지만, 모기가 새로운 숙주를 찾고 있든 단순히 근처에서 휴식 중이든 상관없이 드라이아이스가 그들을 트랩으로 끌어들이는 데 가장 강력한 유인제로 남았습니다.

모기가 잡힌 후, 팀은 DNA를 추출하고 분석하기 위해 실험실로 이동했습니다. 그들은 어떤 유전적 마커가 숙 동물 식별에 가장 잘 작동하는지 확인하기 위해 세 가지 유전적 마커를 테스트했습니다. 그들은 식별 성공 여부가 혈액이 얼마나 소화되었는지와 어떤 유전적 '프라이머(primer)'를 사용하는지에 크게 달려 있다는 것을 발견했습니다. 연구진은 소화를 측정하는 척도를 사용했는데, 점수 2는 매우 신선한 식사를 의미하며 점수가 높을수록 식사가 더 오래 분해되었음을 나타냅니다. 그들은 혈액이 신선할 때(점수 2~4) 유전적 분석 성공률이 약 62%라는 것을 발견했습니다. 그러나 혈액이 더 많이 소화될수록 성공률은 28%로 급격히 떨어졌습니다. 또한, 12S rRNA라고 알려진 작은 미토콘드리아 DNA 조각을 표적으로 하는 특정 유전적 마커가 테스트한 다른 두 가지 마커보다 읽을 수 있는 결과를 생성하는 데 훨씬 더 효과적이라는 것을 발견했습니다.

이러한 현장 및 실험실의 결합된 발견은 남아프리카 및 그 너머의 모기 매개 질병을 연구하는 연구자들에게 명확한 길을 제시합니다. 이 연구는 어떤 동물이 물리는지에 대한 가장 정확한 그림을 얻으려면, 모기가 오랫동안 휴식한 후에 잡히는 대형 수동적 트랩에만 의존해서는 안 된다고 제안합니다. 대신, 흡입기와 같은 능동적인 방법이나 휴식용 버킷을 결합하면 더 신선한 혈액을 가진 모기를 포착할 수 있습니다. 이러한 신선한 샘플을 가장 효과적인 유전적 마커로 분석할 때, 숙주를 식별할 가능성은 극적으로 높아집니다. 이러한 방법을 개선함으로써, 과학자들은 질병의 이동을 더 잘 추적하고, 이러한 병원체가 환경 속에서 순환하게 만드는 복잡한 상호작용의 그물을 더 잘 이해할 수 있습니다.