本日《細胞》:蚊子有多擅長聞出“人味兒”?結果讓科學家大吃一驚!

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本日《細胞》:蚊子有多擅長聞出“人味兒”?結果讓科學家大吃一驚!

來源:笑聲快車 釋出時間:2022-08-18 23:50

▎藥明康德內容團隊編纂

頂尖學術期刊《細胞》今天上線了一篇關於蚊子的科學研究。根據這篇論文的結論,在這裡我們不得不和大家分享一個壞訊息:要讓蚊子不叮人,比過去預想的要難得多

這個夏天,肯定又有不少人被蚊子折磨得不輕,時不時地拷問自己:塗了驅蚊液也沒用,我咋這麼招蚊子啊?!實際上這不賴你,主要是蚊子太厲害。在這項新研究中,科學家們經由多方面的實驗確認,蚊子為了吸你的血,演化出了一套非常特殊的嗅覺系統——特殊到顛覆諾貝爾獎得主曾發現的嗅覺機制,而結果就是蚊子極度擅長聞出你在哪兒

我們知道,人撥出的二氧化碳以及人體本身披髮的體味(例如吲哚)都會吸引蚊子。但這還不是全部,“兩種成分加在一起會產生一加一即是二十的神奇效果!”用Meg Younger博士,也就是這篇論文的通訊作者的話說,蚊子同時聞到這兩種訊號時,就會變得超級高興,成為專注而兇猛的人血獵手

為了搞清楚蚊子為什麼會被體味和二氧化碳如斯強烈地吸引,Younger博士和同事們開始琢磨蚊子的嗅覺系統,看看哪些神經元對二氧化碳有反應,哪些對體味有反應,然後追蹤它們傳到大腦的訊號通路。

圖片來源:123RF

這項研究主要作者Leslie Vosshall教授在洛克菲勒大學已經跟蚊子死磕很多年,專門分析過蚊子愛吸什麼口味的血,甚至試過給蚊子喂減肥藥來控制它們的胃口。在先前的工作中,Vosshall教授的研究團隊給埃及伊蚊(Aedes aegypti)制定出第一份完整的參考基因組。

有了完整的基因組資訊後,可以做的一件事情就是對蚊子進行基因組編纂。於是,研究團隊使用基因編纂工具CRISPR,給雌性埃及伊蚊“動了四肢舉動”:在具備二氧化碳受體的神經元裝上一種熒游標記蛋白,給能夠感知體味化學物質的神經元裝上另一種標記物。

實驗結果卻讓他們大吃一驚:和教科書上的經典理論根本不一樣!

熒光蛋白標記蚊子觸角的嗅覺神經元(圖片來源:參考資料[2];Credit:Margo Herre)

按照教科書上關於嗅覺機制的經典理論,也就是諾獎得主Linda Buck教授和Richard Axel教授在小鼠中的發現,嗅覺感知系統的組織十分有序,每個嗅覺神經元只表達單一的一種受體,檢測一組特定的化學物質,好比有的神經元對香蕉氣息有反應,有的對汽油味有反應;然後,神經末梢連線到嗅球的一個個嗅小球中,每個嗅小球接收的都是表達同一種受體的嗅覺神經元的訊號。成千上萬個嗅小球,讓我們能夠檢測和區分成千上萬種不同的氣息。

然而,Vosshall教授和同事們用不同熒光顏色檢測了蚊子的嗅覺受體基因後卻發現,蚊子的一個嗅覺神經元上泛起了多個不同型別的氣息受體

為了確認這一出人意料的結果,研究團隊又採用了其他的實驗技術來驗證,好比近年來新興的單核RNA測序,這種方法可以檢測出單個神經元中有哪些基因正在出產蛋白。結果表明,確實蚊子的一個嗅覺神經元可以製造出多個受體

此外,研究團隊還與瑞典農業科學大學(Swedish University of Agricultural Sciences)的科學家合作,將電極插入蚊子的單個嗅覺神經元,丈量細胞對氣息的反應。同樣,這組實驗表明,蚊子靠一個神經元就可以感知到多種不同的氣息——好比一種香水味和一種臭腳丫味

▲研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])

因為大多數嗅覺神經元同時有多個型別的氣息受體,這不僅意味著,蚊子有很強的能力聞出二氧化碳和體味糅合的複雜氣息,也意味著,假如我們試圖透過阻斷蚊子的某個受體來躲開它們就太天真了,由於它們仍舊可以靠其他受體輕鬆地繼承追著我們吸血。

想要消滅蚊子,我們得更努力才行,由於只搞定一個受體沒有任何效果,”Vosshall教授總結,“未來任何透過驅蟲劑或其他方式控制蚊子的嘗試都必需考慮到,對蚊子來說,人的吸引力是多麼堅不可摧!”

參考資料:

[1] Margaret Herre et al., (2022) Non-canonical odor coding in the mosquito. Cell.Doi: 10.1016/j.cell.2022.07.024

[2] Mosquitoes have neuronal fail-safes to make sure they can always smell humans. Retrieved Aug. 18, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/961580

[3] The unbreakable attraction of mosquitoes to humans. Retrieved Aug. 18, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/961464

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