Wie Mücken mit Sehen und Geruch Menschen finden

Jahrelang war Forschenden bekannt, dass Mücken Menschen mithilfe von Sehen und Geruch aufspüren. Unklar blieb jedoch weitgehend, wie diese Reize ihr tatsächliches Flugverhalten beeinflussen.

Diese Wissenslücke ist bedeutsam, denn die winzigen Insekten übertragen Krankheiten, an denen jedes Jahr mehr als 770.000 Menschen sterben.

Wie Mücken zum Stich ansetzen

Neue Erkenntnisse zeigen: Mücken fliegen nicht einfach ziellos auf ein Ziel zu. Je nachdem, welche Reize sie wahrnehmen, wechseln sie zwischen klar unterscheidbaren Flugmustern.

Sieht eine Mücke lediglich etwas, das einem Menschen ähnelt, legt sie sich nicht sofort fest. Sie fliegt heran und zieht sich anschließend wieder zurück. Mit dieser raschen Hin-und-her-Bewegung prüft sie, ob es sich lohnt, das Ziel weiterzuverfolgen.

Sobald der Geruchssinn maßgeblich wird, verändert sich das Verhalten. Kohlendioxid – das Gas, das wir ausatmen – lockt Mücken an, selbst wenn sie uns nicht sehen können. Sie werden langsamer und bewegen sich im Zickzack durch die Luft, während sie nahe an der Quelle bleiben. Dieses vorsichtige Pendeln hilft ihnen, die Spur nicht zu verlieren.

Treffen beide Reize zusammen, ändert sich das Muster erneut: Die Mücke beginnt, Kreise zu fliegen. Mit gleichbleibender Geschwindigkeit umfliegt sie das Ziel und nähert sich ihm schrittweise. Häufig geht diese kreisende Bewegung einer Landung unmittelbar voraus.

Wie die Forschenden später erläuterten, handelt es sich dabei nicht bloß um eine Kombination der beiden anderen Muster. Es ist ein eigenständiges Verhalten, das ausschließlich ausgelöst wird, wenn visuelle und olfaktorische Signale übereinstimmen.

Die Wissenschaft hinter den Flugbahnen

Die Studie entstand in Zusammenarbeit von Forschenden des MIT und von Georgia Tech, die das erste dreidimensionale Modell des Mückenflugs entwickelten.

Das Team zeichnete mit Hochgeschwindigkeitskameras auf, wie sich die Insekten im Raum bewegten, und wertete die Daten detailliert aus.

Für die Versuche untersuchten die Fachleute Aedes aegypti, eine Mückenart, die dafür bekannt ist, Menschen gezielt anzusteuern. In einem kontrollierten Raum reagierten die Mücken auf verschiedene Versuchsanordnungen.

Mal sahen sie ein dunkles Objekt. In anderen Durchgängen folgten sie Kohlendioxid, das in Mengen freigesetzt wurde, die dem menschlichen Atem ähneln. Teilweise waren beide Reize gleichzeitig vorhanden.

In 20 Experimenten sammelte das Team mehr als 53 Millionen Datenpunkte und kartierte über 477.220 Flugbahnen. Dieser umfangreiche Datensatz ermöglichte ein Modell, das vorhersagt, wie sich Mücken unter unterschiedlichen Bedingungen verhalten.

„Die große Frage lautete: Wie finden Mücken ein menschliches Ziel? Frühere experimentelle Studien hatten untersucht, welche Hinweise wichtig sein könnten. Aber nichts davon war besonders quantitativ“, erklärte Chenyi Fei, Postdoc im Fachbereich Mathematik am MIT.

Warum Mückenflug für die öffentliche Gesundheit wichtig ist

Mücken werden oft als die gefährlichsten Tiere der Erde bezeichnet. Krankheiten wie Malaria, Denguefieber und das West-Nil-Virus hängen davon ab, dass sie menschliche Wirte finden. Ein besseres Verständnis ihrer Bewegungen könnte helfen, diese Risiken zu verringern.

Das neue Modell belegt, dass Mücken besonders stark auf kombinierte Reize reagieren. Eine Falle, die nur einen Hinweis nutzt, hält ihre Aufmerksamkeit möglicherweise nicht lange genug fest. Wirken jedoch mehrere Reize zusammen, bleiben die Insekten länger interessiert.

„Unsere Arbeit legt nahe, dass Mückenfallen speziell abgestimmte, multisensorische Lockmittel benötigen, damit Mücken lange genug beschäftigt bleiben, um gefangen zu werden“, sagte Jörn Dunkel, Mathematikprofessor am MIT.

Diese Erkenntnis könnte die Konstruktion von Fallen verändern. Künftige Geräte könnten statt eines einzelnen Lockstoffs visuelle Ziele, Kohlendioxid, Wärme und sogar Gerüche kombinieren, um einen echten Menschen überzeugender nachzuahmen.

Von Daten zu Lösungen für die Praxis

Die Forschenden beschränkten sich nicht auf die Entwicklung eines Modells. Sie erstellten außerdem ein Werkzeug, mit dem sich unterschiedliche Szenarien testen lassen.

Wer Faktoren wie die Anzahl der Mücken oder die Art des Signals verändert, kann im System in Echtzeit sehen, wie sich die Flugbahnen anpassen.

„Die ursprüngliche Hoffnung war, ein quantitatives Modell zu entwickeln, das das Verhalten von Mücken bei verschiedenen Fallendesigns simulieren kann“, sagte Alexander Cohen, der kürzlich am MIT im Chemieingenieurwesen promoviert wurde. „Jetzt, da wir ein Modell haben, können wir damit beginnen, intelligentere Fallen zu entwerfen.“

Ein genauerer Blick auf einen vertrauten Plagegeist

Es bleibt noch viel zu erforschen. Menschen senden neben visuellen Reizen und Kohlendioxid zahlreiche weitere Signale aus, darunter Wärme und Körpergeruch. Jedes davon könnte beeinflussen, wo Mücken landen wollen.

„Offensichtlich senden Menschen weitere Hinweise aus, etwa Gerüche, Wärme und Feuchtigkeit“, sagte Cohen. „Für die von uns untersuchte Art sind visuelle Reize und Kohlendioxid die wichtigsten. Doch wir können dieses Modell auch einsetzen, um andere Arten und ihre Reaktionen auf weitere Sinnesreize zu untersuchen.“

Die Forschung verändert den Blick auf ein alltägliches Erlebnis. Wenn eine Mücke um Ihren Arm kreist, ist sie nicht einfach nur lästig. Sie folgt einem präzisen Regelwerk, das von dem geprägt wird, was sie sieht und riecht.

Indem sie diese Regeln entschlüsseln, kommen Forschende der Kontrolle einer der größten Bedrohungen für die globale Gesundheit näher. Den Ausgangspunkt bildet eine einfache Frage: Wie entscheidet eine Mücke, zu fliegen?

Die vollständige Studie erschien in der Fachzeitschrift Science Advances.