Magyar kutatók végre megfejtették, miért csíkos a zebra

Zebrák a dél-afrikai Elan remészetvédelmi parkban

Az ELTE kutatói kísérletekkel bizonyították, hogy a csíkos állatokat azért nem bántják a bögölyök, mert napsütésben a fehér-fekete csíkhatároknál fellépő hőmérsékletkontraszt megzavarja hőérzékelésüket, így nehezebben találják meg a testfelszín alatt húzódó, környezetüknél kissé melegebb vérereket. Márpedig a vérre megtermékenyült petéik érleléséhez nagy szükségük van.

Horváth Gábor és kollégái korábban már bebizonyították, hogy a vérszívó bögölyök nem vonzódnak a csíkos és foltos kültakarójú gazdaállatokhoz. Azt is kimutatták, hogy e parazita legyek zömében napsütésben támadják gazdáikat, mégpedig azért, mert a melegebb testfelszínű állatokról könnyebben el tudnak menekülni melegebb szárnyizmaik gyorsabb működésének köszönhetően, amikor a gazdák a csípés okozta fájdalomra reagálnak. De miért hagyják békén a csíkos vagy foltos állatokat?

Legújabban az ELTE kutatói abból indultak ki, hogy napsütésben a zebrabőr melegebb fekete és hűvösebb fehér csíkjainak határvonalai mentén olyan hőmérsékletgrádiensek (kontrasztok) keletkeznek, amelyek hasonlítanak a bőr alatti vérerek fölött kialakuló hőmérsékletkontrasztokhoz. Amikor tehát egy nőstény bögöly hőérzékeléssel próbál megtalálni egy bőrfelület alatt húzódó eret egy zebrán, akkor a meleg-hideg csíkok határainál kialakuló hőmérsékletváltozást érzékelve ott is próbál vért szívni, ahol nem mindig van ér (1. ábra).

Véreret (narancssárga körök) kereső nőstény bögölyök hőérzékelésen alapuló érdetekciójának szituációi a napsütötte gazdaállat csíkos (A, B) és homogén (C, D) kültakaróján. (A, B) Fekete és fehér csíkos kültakaró bőrfelület alatti ér nélkül. (C) Homogén fekete kültakaró bőrfelület alatti érrel. (D) Homogén fehér kültakaró bőrfelület alatti érrel. A T(x) görbék kvalitatíve mutatják a szőr- és bőrfelület T hőmérsékletének változását az x tengely mentén, amely keresztezi a szomszédos fekete és fehér csíkok határvonalait az A és B alábrán. A vízszintes pontozott vonalak 4 tipikus hőmérsékletértéket mutatnak a következő emelkedő sorrendben: érmentes fehér szőrös bőr < ér fölötti fehér szőrös bőr < érmentes fekete szőrös bőr < ér fölötti fekete szőrös bőr. A zöld bögölyök egy ér fölötti bőrfelület pozitív hőmérséklet-grádiensei (azaz hőmérsékletnövekedései) által kiváltott sikeres vérszívási próbálkozás helyeit jelzik, míg a piros bögölyök szomszédos fekete és fehér szőrcsíkok határvonalai alatti bőrfelület pozitív hőmérséklet-grádiensei előidézte sikertelen vérszívási próbálkozás helyeit mutatják. A bögölyök feje a pozitív hőmérséklet-grádiens felé fordul. A bögölyök, erek és szőrrétegek mérete/vastagsága nem méretarányos. Forrás: ELTE

A fájdalmas csípés azonnal kiváltja a zebra parazitaűző ellenreakcióját, például a bögölyre veszélyes farokcsapást. A bögöly menti az irháját, elrepül, de hamarosan újra megjelenik, hiszen megfelelő mennyiségű vérre van szüksége ahhoz, hogy megtermékenyült petéit megérlelje. Ha egyszínű gazdaállattal próbálkozik, hamarabb célt ér, hiszen egyszínű testfelületen semmi nem zavarja meg a hőérzékeléses érkeresésben, így könnyebben talál ért, amiből teleszívhatja magát. Miért küszködne akkor egy csíkos állattal?

Zebrák a dél-afrikai Elan remészetvédelmi parkban Forrás: Elter Tamás

Hipotézisüket a kutatók négy terepkísérletben ellenőrizték. Az elsőben a gazdaállatot utánzó csalitárgy egy szürke műanyag hordó volt, amelyre vékony fekete csíkokat festettek. A hordó napos oldalán a csíkok a vérerekhez hasonlóan felmelegedtek (2A ábra), árnyékos oldalán azonban nem (2B ábra). A mérések szerint a hordó napsütötte felén landoló bögölyök a felületi részarányuknál messze több időt töltöttek a napos fekete csíkokon, ellentétben az árnyékos oldal csíkjaival, ami arra utal, hogy a fekete csíkokat a magasabb hőmérsékletük miatt részesítették előnyben, és nem a feketeségük okán.

Az optikai és mechanikai hatások kiküszöbölésére az 1. kísérletet homogén fekete tesztfelületekkel is megismételték (3. ábra). A 2. kísérletben a földre helyezett vízszintes fekete műanyag lap alatt mechanikailag és optikailag nem észlelhető fűthető drót futott, amely fűtött állapotában a testfelszín alatti, kissé melegebb ereket utánozta. A kutatók ekkor azt tapasztalták, hogy e csalira nőstény és hím bögölyök egyaránt érkeztek, azonban a drót fölött csak a felületarányának megfelelő ideig tartózkodtak, akár fűtve volt a drót, akár nem. Vagyis e bögölyök nem vérereket kerestek (a hímek eleve nem szívnak vért, s így nem is kutatnak erek után), hanem vizet próbáltak találni, persze hiába.

Az 1. kísérletben használt fekete csíkos szürke hordó napos (A) és árnyékos (B) oldalának fényképe, hőképe és a T (C-fok) felületi hőmérséklet hőképen húzódó fehér nyíl menti változása. A napos oldalon a fekete csíkok jóval melegebbek voltak a szürke felületrészeknél, mint az árnyékos oldalon. Forrás: ELTE

A 3. kísérletben ugyanezt a fekete műanyag lapot a vízszintestől 60 fokos szögben megdöntve helyezték el a talajtól 50 cm magasságban, amikor fekete gazdaállatot imitált, amire kizárólag vért szívni akaró nőstény bögölyök szálltak. A 4. kísérletben az 1. kísérletben használt hordóra olyan fekete műanyag lapot helyeztek, ami alatt szintén fűthető drót futott. Ekkor is csak nőstény bögölyök landoltak rajta.

A 3. és 4. kísérletben a sík/hengeres tesztfelület fűtött drótos részein a nőstény bögölyök szignifikánsan több időt töltöttek, mint a drótos részek felületaránya. Fűtetlen drót esetén viszont a drótos részeken eltöltött idők nem tértek el szignifikánsan a drótos részek felületarányaitól. Ezek szerint a fűtött drótok fölötti felületrészeket a vérereket kereső nőstény bögölyök a nagyobb hőmérséklet okán részesítették előnyben, más érzékjelek híján. Mindez megerősítette az ELTE kutatóinak új termofiziológiai magyarázatát arra, miért kerülik el a bögölyök a zebrákat.

A 2. és 3. kísérletben használt vízszintes és a vízszintestől 60 fokban dőlt fekete sík tesztfelület, valamint a 4. kísérletben alkalmazott fekete hengerfelület fényképe, hőképe és a T (C-fok) felületi hőmérséklet hőképen húzódó fekete nyíl menti változása, amikor a felület alatti drót fűtött vagy fűtetlen volt. A hőképeken és a T hőmérsékletgörbéken jól látszanak a fűtött meleg drótok, amelyek alig kivehetőek a fűtetlen állapotukban. Forrás: Origo

A bögölyök megtanulhatják (vagy genetikailag kódoltan eleve tudják), hogy nem érdemes csíkos vagy foltos kültakarójú gazdaállatokon vérszívással próbálkozniuk. A fekete-fehér csíkhatárvonalakon napsütésben létrejövő hőmérsékletváltozás becsapós, mert a vérszívás e helyeken sikertelen, ha nem húzódik alant egy ér, márpedig a megcsípett gazdaállat ellenreakciói óriási kockázatot jelentenek a vérszívóknak. Ennek kiküszöbölésére jó evolúciós stratégia a csíkos/foltos gazdaállatok elkerülése.

Az ELTE kutatói az öt év (2018-2022) futamidejű, "Zebracsíkok termofiziológiai vizsgálata: új magyarázat a zebracsíkok szerepére" című NKFIH K-123930 kutatási pályázat keretében igazolták a zebracsíkok szerepéről felállított új hipotézisüket. Tanulmányuk az International Journal for Parasitology folyóirat 2023 januári számában jelent meg.