Abstract Mosquitoes occupy a wide range of habitats where they experience various environmental conditions. The ability of some species, such as the tiger mosquito, Aedes albopictus , to adapt to local conditions certainly contributes to their invasive success. Among traits that remain to be examined, mosquitoes’ ability to time their activity with that of the local host population has been suggested to be of significant epidemiological importance. However, whether different populations display heritable differences in their chronotype has not been examined. Here, we compared laboratory strains originating from 8 populations from 3 continents, monitored their spontaneous locomotor activity patterns, and analyzed their sleep-like states. Overall, all strains showed conserved diurnal activity concentrated in the hours preceding the crepuscule. Similarly, they all showed increased sleep levels during the morning and night hours. However, we observed strain-specific differences in the activity levels at each phase of the day. We also observed differences in the fraction of time that each strain spends in a sleep-like state, explained by variations in the sleep architecture across strains. Human population density and the latitude of the site of geographic origin of the tested strain showed significant effects on sleep and activity patterns. Altogether, these results suggest that Ae. albopictus mosquitoes adapt to local environmental conditions via heritable adaptations of their chronotype.

Abstract Survival through periods of drought is critical for mosquitoes to reside in semi-arid regions with humans. Dry conditions increase blood feeding propensity in mosquitoes, but it is unknown if dehydration-induced bloodmeals increase feeding beyond what is necessary for reproduction. Following a bloodmeal, prolonged exposure to dry conditions increased secondary blood feeding in mosquitoes by nearly two-fold, and chronic blood feeding allowed mosquitoes to survive up to twenty days without access to water sources. This refeeding did not alter the number of eggs generated, suggesting this refeeding is for hydration and nutrient replenishment. Exposure to desiccating conditions following a bloodmeal resulted in increased activity, decreased sleep levels, and prompted a return of CO 2 sensing before egg deposition. Increased blood feeding during the vitellogenic stage and higher survival during dry periods are predicted to increase pathogen transmission, allowing for a rapid rebound in mosquito populations when more favorable conditions return. This explains the elevated levels of specific arbovirus cases in association with periodic dry conditions and warrants further consideration as climate change progresses. Overall, these results solidify our understanding of the role of dry periods on mosquito blood feeding and how mosquito dehydration contributes to vectorial capacity and disease transmission dynamics Significance statement Bouts of dehydration yield substantial changes to insects’ physiology and behavior. Mosquitoes are exceptionally prone to dehydration due to high water loss rates, but few integrative studies have examined the comprehensive impact of drought conditions on mosquitoes. Here, we demonstrate that dry conditions lead to multiple blood feeding events, allowing mosquitoes to survive dry periods. This repeated blood feeding is associated with higher activity and an early return of attraction to vertebrate hosts. Increased dry season survival and more frequent blood feeding are predicted to yield higher transmission of mosquito-borne viruses. This suggests that a higher prevalence of drought associated with climate change will have varying impacts on mosquito-borne diseases.

Abstract Aedes aegypti is an important mosquito vector of human disease with a wide distribution across the globe. Climatic conditions and ecological pressure drive differences in the biology of several populations of this mosquito, including blood-feeding behavior and vector competence. However, no study has compared activity and/or sleep among different populations/lineages of Ae. aegypti . Having recently established sleep-like states in three mosquito species with observable differences in timing and amount of sleep among species, we investigated differences in activity and sleep levels among 17 Ae. aegypti lines drawn from both its native range in Africa and its invasive range across the global tropics. Activity monitoring indicates that all the lines show consistent diurnal activity, but significant differences in activity level, sleep amount, number of sleep bouts, and bout duration were observed among the lines. Variations in specific activity and sleep parameters were explained by differences in host preference, ancestry, and human population density for the lineages collected in Africa. This study provides evidence that the diurnal sleep and activity profiles for Ae. aegypti are consistent, but there are significant population differences for Ae. aegypti sleep and activity levels and interactions with humans may significantly impact mosquito activity and sleep.

Abstract Climate change is expected to profoundly affect mosquito distributions and their ability to serve as vectors for disease, specifically with the anticipated increase in heat waves. The rising temperature and frequent heat waves can accelerate mosquito life cycles, facilitating higher disease transmission. Conversely, higher temperatures could increase mosquito mortality as a negative consequence. Warmer temperatures are associated with increased human density, suggesting a need for anthropophilic mosquitoes to adapt to be more hardy to heat stress. Mosquito eggs provide an opportunity to study the biological impact of climate warming as this stage is stationary and must tolerate temperatures at the site of female oviposition. As such, egg thermotolerance is critical for survival in a specific habitat. In nature, Aedes mosquitoes exhibit different behavioral phenotypes, where specific populations prefer depositing eggs in tree holes and prefer feeding non-human vertebrates. In contrast, others, particularly human-biting specialists, favor laying eggs in artificial containers near human dwellings. This study examined the thermotolerance of eggs, along with adult stages, for Aedes aegypti and Ae. albopictus lineages associated with known ancestry and shifts in their relationship with humans. Mosquitoes collected from areas with higher human population density, displaying increased human preference, and having a human-associated ancestry profile have increased egg viability following high-temperature stress. Unlike eggs, thermal tolerance among adults showed no significant correlation based on the area of collection or human-associated ancestry. This study highlights that the egg stage is likely critical to mosquito survival when associated with humans and needs to be accounted when predicting future mosquito distribution.

The Antarctic midge, Belgica antarctica , is a wingless, non-biting midge endemic to Antarctica. Larval development requires at least two years, but adult life lasts only two weeks. The nonfeeding adults mate in swarms and females die shortly after oviposition. Eggs are suspended in a gel of unknown composition that is expressed from the female accessory gland. This project characterizes molecular mechanisms underlying reproduction in this midge by examining differential gene expression in whole males, females, and larvae, as well as in male and female accessory glands. Functional studies were used to assess the role of the gel encasing the eggs, as well as the impact of stress on reproductive biology. RNA-seq analyses revealed sex- and development-specific gene sets along with those associated with the accessory glands. Proteomic analyses were used to define the composition of the egg-containing gel, which is generated during multiple developmental stages and derived from both the accessory gland and other female organs. Functional studies indicate the gel provides a larval food source and thermal and dehydration buffer, all of which are critical for viability. Larval dehydration stress directly reduces production of storage proteins and key accessory gland components, a feature that impacts adult reproductive success. Modeling reveals that bouts of dehydration may significantly impact population growth. This work lays a foundation for further examination of reproduction in midges and provides new information related to general reproduction in dipterans. A key aspect is that reproduction and stress dynamics, currently understudied in polar organisms, are likely to prove critical for determining how climate change will alter survivability.