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顶级刊物更新答案:“蚊子为什么锁定你?”

科普生物 bionav 来源:科研腔 3个月前 (08-21) 583次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

顶级刊物更新答案:

蚊子为什么锁定你?”


关于蚊子到底爱咬什么人

又是靠什么精准锁定目标的

一直以来说法其实很多

毕竟这几乎是每个夏天都要重新冒出来的

永恒命题


顶级刊物更新答案:“蚊子为什么锁定你?”

(来源网络)


 之前常见的解释大致与血型、体温、出汗相关


而最近给出不同答案的研究团队来自

美国普林斯顿大学

这项成果于今年五月发表于 Nature

研究采用的是埃及伊蚊

也就是我们常见的大花蚊子


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(来源网络)


一方面是因为这蚊子中需要吸血的雌蚊子

对人血有强烈偏好

另一方面,该种类是虫媒病毒疾病主要媒介

例如臭名昭著的革登热等

既然提到了,顺便了解下症状如图


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(来源网络)


因此,探究埃及伊蚊锁定目标的机制

开发对其具有针对性的驱蚊方式意义重大

此外它还是吸血蚊子中少数在白天咬人的种群

这也挺重要的

谁想每天大半夜做实验呢

为了解决在实验室养蚊子的难题

该团队坚持数年以身饲蚊

甚至有研究人员创下一日喂蚊三千只的记录


高能预警:左滑原图

顶级刊物更新答案:“蚊子为什么锁定你?”
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(来源网络)


这牺牲属实是有点难以想象了

值得钦佩

下面来看看这篇凝聚了研究人员血汗

(真的有付出不少血)的成果


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(来源文献)


研究先通过收集管中的多聚物吸附气味分子收集多种动物和人的气味,然后使用不同管道以气流方式向 a 图中装置分别通入人和其它哺乳动物气味。


几乎所有的埃及伊蚊都选择了人的气味这一边,而对动物的气味没有什么反应。


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(来源文献)


从实验结果看,雌蚊可以通过呼吸中的二氧化碳和其他一般线索,如体温、湿度和视觉对比来识别脊椎动物。然而,它们对物种的辨别很大程度上依赖于体味,实验也验证了它们对人类气味表现出强烈偏好(上图 a-d)。显而易见,它们能轻易分辨出人和其它哺乳动物的气味刺激,脊椎动物的身体气味是相对常见化合物的复杂混合物,物种之间也通用许多同类化合物。雌性蚊子应当是需要某比例多组分混合物才能产生强烈的吸引力。


准确了解人体气味的哪些特征被蚊子用于识别,以及如何在神经水平上检测到这些特征,将为了解嗅觉编码和如何控制叮咬目标提供方向。


从气味分子比较上来看,人的气味里癸醛和甲基庚烯酮更多。文章解释,这是因为人类在进化中体毛变少,为了保护裸露皮肤皮脂腺分泌的皮脂成分随之变化,出现一些特殊物质如 Sapienic acid(某种脂肪酸)和 Squalene 经过氧化分解就产生这些癸醛和甲基庚烯酮。


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人与动物气味分子比较图

(来源文献)


蚊子主要通过其分布在触角和上颌触须上的嗅觉神经元表达的受体来检测大多数挥发性化学线索,根据之前的研究,表达相同配体特异性受体的神经元会将信号发送到大脑嗅叶内的同一嗅小球,这使其成为破译气味混合编码的理想部位。


研究需要实时记录蚊子大脑的活动,所以通过构建转基因蚊子,编辑不同的基因特异性地标记大脑中的神经细胞,这样当某个脑区的神经细胞被激活时,荧光增强以便观察。


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  标记初级嗅觉脑区

(来源文献)


于是观察它的初级嗅觉脑区,同时用 8 个人和 5 种动物的气味分子刺激它的触角,然后比较这只蚊子的大脑活动。使用方框图直观展现激活的脑区位置,发现绿色圆圈示意的区域位置的嗅小球只被人的气味激活,对动物的气味几乎没有反应。


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(来源文献)


而有的嗅小球会在闻到动物的气味时被激活,闻到人的气味则几乎没有反应,还有一个嗅小球对人和动物的气味都有反应。


通过对比这三个嗅小球的活动,我们发现一个有趣现象,比起其他动物,蚊子在闻到狗的气味和闻到人的气味时,大脑产生的神经活动是最相近的。


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(来源文献)


比较合理的解释是因为长期居住在一起,皮肤表面菌群更相似。更有意思的是,2020 年在墨西哥的一项研究发现,埃及伊蚊也会从狗身上吸血,并且能在同一只蚊子里发现人和狗的血,这样的蚊子比例还不低。


为了验证什么成分对埃及伊蚊更有吸引力,研究人员使用正己醇和癸醛配比混合物尝试模拟人的气味,并且发现被这种简单混合物刺激触角也能激活类似位置的嗅小球。


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(来源文献)


而后做了一个风洞实验,上游释放气味分子,下游释放蚊子观察反应。在这个实验中,蚊子也对混合物表现出极大兴趣。


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(来源文献)


人的气味中包含上百种分子,这项研究仅使用两种就取得了不错的模拟效果,据悉,这个研究团队基于此项研究结果已经申请了一项专利,可能会应用于捕蚊器。


毕竟,目前市场上的驱蚊产品通常是通过化学筛选得到的,其作用机制尚不明晰、效果有限,而且其中相当一部分配方例如菊酯类和避蚊胺对宠物十分不友好,急需影响更小的无害配方。



E.N.D

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