中国科学家揭示蚊子识别气味的神经机制,嗅觉只能被人体气味激活

“我找遍整个小镇都没有合适的 。 当时很着急 , 如果真的找不到 , 就得等明年 。 还好我导师的朋友说 , 纽约北部森林里乳草还在盛开 , 那边气候比普林斯顿更冷、花期也更晚 。 我立马驱车四个多小时 , 一路向北抵达森林 。 当看到那片盛开的乳草和周围翩翩起舞的帝王蝴蝶时 , 几乎喜极而泣 。 采完花我立刻返回实验室 , 当晚通宵把它们的气味采集固定下来 , 这才回去睡了个踏实觉 。 ”
看完这段话 , 一般人可能会想 , 采花不应该是很浪漫 , 为何这么着急忙慌?对于科研人员来说 , 采花也可能是“行走的论文” 。
而这些辛苦采集到的花朵 , “竟被”用于研究蚊子 , 进而启发了一篇Nature论文 。 该论文可给人类永恒的痛点——灭蚊带来新“神器” 。 有两位审稿人认为 , 此次使用的方法不仅颇具开创性 , 同时也是理解蚊子嗅觉的里程碑工作 。
担任论文一作兼通讯的北大校友赵志磊表示:“在风洞实验中 , 有超过60%的蚊子被它吸引 。 课题组也因此申请了专利 , 希望能把这个混合物应用到捕蚊器当中 , 来吸引诱杀蚊子 。 另一个思路是 , 如果能筛选到一个化合物来抑制蚊子对人类气味敏感的脑区 , 那么把它涂到皮肤上 , 是不是也能起到驱蚊效果?而这样的化合物或可作为新型驱蚊剂来使用 。 ”
中国科学家揭示蚊子识别气味的神经机制,嗅觉只能被人体气味激活
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▲图|赵志磊(来源:赵志磊)
他说 , 人的气味很复杂 , 可能有上百种化学分子混合其中 。 但是 , 此次研究发现在蚊子大脑中的初级嗅觉脑区 , 只有两个区域被激活 。 这意味着人们或能使用很简单的混合物 , 来模拟人体气味去吸引蚊子 。
该研究发现 , 用正己醇和癸醛这两种气味分子以恰当的比例混合 , 可以很好地模拟人的气味 , 从而刺激蚊子大脑的激活模式 。 同时 , 这个双组分的混合物对蚊子有很强的吸引力 。
蚊子 , 在日常生活中随处可见 , 不仅烦人、而且还会很危险 , 它们会给人类传播疟疾、登革热等的致命疾病 。 在演化过程中 , 一些蚊子物种变成专门从人身上吸血 , 这类蚊子最为可怕 , 因为它们给人传播疾病的效率非常高 。
中国科学家揭示蚊子识别气味的神经机制,嗅觉只能被人体气味激活
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(来源:Nature)
很早之前人们就知道 , 蚊子主要依靠气味来寻找宿主 , 所以这些专门咬人的蚊子 , 特别喜欢人的气味 。 但是 , 它们如何做到准确区分人和动物的气味的?这一直是个未解之谜 。 因此 , 该问题不仅是一个很有趣的基础研究问题 , 对于公共卫生领域也很重要 。
事实上 , 此问题一直有被研究 , 但是长期未出现大突破 。 因为 , 蚊子是非模式生物 , 可被使用的研究工具很局限 。 而为了回答该团队想解决的科学问题 , 首先要攻克技术障碍 , 开发出能让人深入研究蚊子的工具 。
其中 , 最关键的是遗传学工具 , 它能让研究人员特异性地标记蚊子的大脑 , 从而记录到蚊子的神经活动 。 然而 , 基因编辑技术在蚊子中还不够成熟、效率也很低 , 所以需要筛选大量蚊子 , 才能制造出正确的转基因品系 。
中国科学家揭示蚊子识别气味的神经机制,嗅觉只能被人体气味激活
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(来源:Nature)
为此 , 实验室耗时五年左右 , 才陆续取得进展 , 并制造出相关的遗传学工具 。 类似的技术问题还有很多 , 例如双光子钙成像在蚊子中的使用、宿主气味的收集和刺激等 。
“所以如果看我们发表的论文 , 方法那一部分特别地长 。 而我们开发的这些工具和方法 , 不仅可以应用于蚊子的研究 , 还可以更广泛地用来研究其他动物的嗅觉 。 ”赵志磊说 。