Jakarta - Penelitian terbaru berhasil mengungkap misteri cara nyamuk menemukan manusia. Tim ilmuwan dari Georgia Institute of Technology dan MIT berhasil membuat model matematika perilaku terbang nyamuk. Model ini dikembangkan dari analisis data pergerakan nyamuk yang sangat besar.

Penyakit seperti malaria, demam berdarah, dan Zika ditularkan oleh nyamuk. Penyakit-penyakit ini merenggut lebih dari 770.000 nyawa setiap tahunnya di seluruh dunia. Memahami bagaimana nyamuk menemukan inang manusia menjadi kunci penting dalam pengendalian penyakit.

"Pertanyaan besarnya adalah, bagaimana nyamuk menemukan target manusia?" jelas Cheng-Yi Fei, peneliti pascadoktoral di MIT. "Ada studi eksperimental sebelumnya tentang isyarat apa yang mungkin penting. Tetapi tidak ada yang sangat kuantitatif."

Tim peneliti melepaskan dua nyamuk Aedes aegypti betina ke dalam ruang eksperimen tertutup. Pergerakan mereka direkam setiap 0,01 detik menggunakan dua kamera inframerah. Data dari total 20 eksperimen menghasilkan lebih dari 53 juta titik data.

Lebih dari 400.000 lintasan terbang berhasil direkam. Ini merupakan kumpulan data terbesar yang pernah dikumpulkan untuk studi kuantitatif terbang nyamuk. Eksperimen dimulai dengan memotret nyamuk yang terbang di sekitar subjek manusia.

Subjek manusia mengenakan pakaian berwarna gelap. Pengamatan mengungkapkan bahwa nyamuk Aedes aegypti berkonsentrasi mendekati kepala manusia. Temuan fundamental ini menjadi titik awal seluruh penelitian.

Peneliti kemudian bereksperimen dengan subjek yang berpakaian hitam di satu sisi dan putih di sisi lain. Meski karbon dioksida dan bau tubuh dikeluarkan secara merata, lintasan nyamuk hanya terkonsentrasi di sisi hitam.

Hasil ini dengan jelas menunjukkan bahwa rangsangan visual berperan penting. Peran ini terutama dalam pencarian target di lingkungan tanpa angin. Analisis detail nyamuk yang terbang di lingkungan tanpa stimulan mengungkap pola menarik.

Pola terbang nyamuk dapat diklasifikasikan menjadi dua tipe luas. Salah satunya adalah keadaan aktif, di mana mereka aktif menjelajah ruang dengan kecepatan sekitar 0,7 meter per detik. Keadaan lainnya adalah keadaan menganggur, di mana mereka terbang hampir tanpa menggunakan daya dorong.

Keadaan menganggur diduga sebagai tahap persiapan untuk mendarat. Keadaan ini lebih sering diamati di dekat langit-langit ruang eksperimen. Analisis respons nyamuk terhadap rangsangan visual mengungkap lebih banyak hal.

Nyamuk tertarik pada objek gelap dan melambat saat berada dalam jarak sekitar 40 sentimeter. Namun, tanpa isyarat tambahan seperti bau tubuh, kelembapan, atau panas, nyamuk sering terbang menjauh. Hal ini menunjukkan bahwa rangsangan visual saja tidak cukup untuk memicu pendaratan dan menghisap darah.

Respons terhadap sumber karbon dioksida ternyata sangat berbeda. Nyamuk yang masuk dalam radius sekitar 40 cm dari sumber CO2 tiba-tiba melambat hingga 0,2 m/detik. Mereka kemudian mulai terbang secara tidak menentu dan bergoyang tanpa arah jelas.

Simulasi numerik juga menunjukkan kemampuan deteksi nyamuk yang luar biasa. Nyamuk dapat mendeteksi konsentrasi karbon dioksida serendah 0,1 persen. Jangkauan deteksi mereka membentang hingga sekitar 50 sentimeter dari sumbernya.

Respons nyamuk berubah lebih dramatis ketika rangsangan visual dan karbon dioksida disajikan bersamaan. Nyamuk mulai berputar-putar di sekitar target. Jumlah nyamuk yang berkumpul di dekat target jauh lebih banyak dibandingkan dengan penggunaan satu stimulan saja.

Menurut para peneliti, perilaku ini tidak dapat direproduksi oleh model yang hanya menambahkan respons terhadap penglihatan dan CO2. Dengan kata lain, sangat mungkin beberapa sumber sensorik saling mempengaruhi di dalam otak nyamuk.

Untuk menguji akurasi prediksi model matematika, tim menggunakan subjek berbusana putih dengan penutup kepala hitam. Subjek ini berperan sebagai "bola hitam yang mengeluarkan karbon dioksida". Tujuannya adalah melihat seberapa baik model dapat mereproduksi distribusi nyamuk yang sebenarnya.

Hasilnya, mereka berhasil memprediksi distribusi kepadatan nyamuk di sekitar kepala manusia dengan akurat. Kepala manusia sering tampak gelap bagi nyamuk dan juga mengeluarkan banyak CO2. Ini menjadikannya tempat di mana dua jenis stimulan penarik nyamuk tumpang tindih.

Peneliti juga mengukur jarak di mana 50 persen lintasan nyamuk berkumpul di sekitar target. Jarak ini sekitar 65 cm tanpa stimulan. Dengan rangsangan visual saja, jaraknya sekitar 40 cm. Dengan karbon dioksida saja, sekitar 25 cm.

Dengan kombinasi visual dan CO2, jarak berkurang menjadi sekitar 20 cm. Ini kembali menunjukkan bahwa nyamuk cenderung mendekati manusia lebih dekat ketika beberapa rangsangan sensorik bertumpuk. Riset ini membuka jalan bagi pengembangan perangkap nyamuk yang lebih efektif.

Para peneliti yakin model matematika yang mereka kembangkan akan memungkinkan simulasi dan optimasi desain perangkap nyamuk di komputer. Mereka juga berharap model ini dapat diterapkan pada spesies nyamuk lain. Spesies lain itu termasuk nyamuk Anopheles yang menularkan malaria.

"Pekerjaan kami menunjukkan bahwa perangkap nyamuk membutuhkan umpan multisensor yang dikalibrasi secara khusus," kata profesor MIT Jorn Dunkel. Tujuannya adalah agar nyamuk tetap terlibat cukup lama untuk ditangkap.

Tim kini juga memiliki aplikasi web interaktif. Aplikasi ini memungkinkan pengguna mencoba model penerbangan dari semua nyamuk yang mereka pelajari. Temuan ini merupakan terobosan penting dalam pengendalian vektor penyakit.

Pemahaman kuantitatif tentang perilaku nyamuk ini diharapkan dapat mengurangi penyebaran penyakit mematikan. Pendekatan berbasis data dan model ini menawarkan harapan baru dalam pertempuran global melawan nyamuk.