人类用来抵御蚊子叮咬的“隐形斗篷”

疟蚊的皮肤

避蚊胺可能在化学上让人类“隐形”远离携带疟疾的蚊子,而不是赶走它们。

自从第二次世界大战期间在疟疾传播率高的国家服役的士兵发明了避蚊胺以来,研究人员一直在努力精确地找出避蚊胺是如何影响蚊子的。过去的研究分析了驱避剂的化学结构他研究了更容易对付的昆虫(如果蝇)的反应,并进行了实验基因改造的蚊子气味受体在蛙卵中生长。然而,按蚊对避蚊胺和其他驱蚊剂的神经系统反应在很大程度上仍然未知,因为直接研究蚊子自身的气味反应神经元在技术上具有挑战性,而且是一项费力的工作。

约翰霍普金斯大学的研究人员现在已经将一种基因工程技术应用到传播疟疾的疟蚊身上,使他们能够窥见这种昆虫鼻子的内部运作。

“驱蚊剂是一组神奇的气味,可以防止蚊子叮咬,但它们到底是如何起作用的目前还不清楚。使用我们新的,经过工程改造的按蚊品种,我们终于可以问这样一个问题,蚊子的嗅觉神经元是如何对驱蚊气味作出反应的?约翰霍普金斯大学医学院所罗门斯奈德神经科学系的神经科学副教授克里斯托弗波特说。

疟蚊

在这些实验中使用的仪器中的按蚊触须。信贷:克里斯托弗·波特

“我们对按蚊的研究结果让我们大吃一惊。我们发现,按蚊的“气味”神经元不会直接对避蚊胺或其他合成驱蚊剂做出反应,相反,这些驱蚊剂阻止了蚊子察觉人类皮肤上的气味。换句话说,这些驱虫剂掩盖了我们皮肤上的按蚊气味。”

该集团的研究发表于今天(2019年10月17日)当代生物学yabo124

“我们发现避蚊胺与我们皮肤上的化学物质相互作用,并将其掩盖起来,而不是直接驱蚊。这将帮助我们开发出具有同样功效的新型驱蚊剂,”约翰霍普金斯大学医学院博士后、这篇论文的第一作者阿里·阿菲菲博士说。

当研究人员然后膨化蚊子可以探测到的气味,如化学物质构成人体皮肤的气味,在昆虫的触角,荧光分子工程的组织表达天线将光神经元被相机记录,表明蚊子的鼻子检测信号。

通过这种气味检测装置,研究人员发现不同的气味,包括化学驱虫剂(如避蚊胺),天然驱虫剂(如柠檬草),以及人类气味中的化学物质对神经元的影响不同。

当研究人员将避蚊胺的气味单独喷到蚊子的触角上时,蚊子神经元中的荧光分子并没有发光,这表明蚊子不能直接“闻到”这种化学物质。波特说,当接触到构成人类气味的化学物质时,神经元“就像圣诞树一样亮起来”。值得注意的是,当人类气味与避蚊胺混合,模拟在皮肤上涂驱虫剂的效果时,神经元对这种混合物的反应会减弱,导致反应要低得多。大约是对人类气味反应能力的20%。

为了深入了解为什么会发生这种情况,研究人员测量了到达触角的空气中气味分子的数量,以找出有多少“气味”可以让昆虫做出反应。他们发现,当与避蚊胺结合时,空气中人类气味分子的数量下降到之前数量的15%。“因此,我们认为避蚊胺会捕捉人类的气味,阻止它们接触蚊子,”阿菲菲说。

波特和他的团队表示,他们怀疑这种效应足以掩盖人类的气味,使其无法到达蚊子的气味探测器。

研究人员警告说,他们的研究没有考虑到避蚊胺和类似的化学物质也可能起到驱避剂的作用,可能通过味觉或触摸来阻止按蚊。研究小组也没有研究避蚊胺对其他种类蚊子的影响——研究人员说,他们计划在未来的实验中解决这个问题。

“昆虫的嗅觉在其种类中是非常显著的,当然,其他类型的蚊子,如可以传播寨卡病毒或登革热的伊蚊,可能真的能够检测到避蚊胺。一个需要解决的关键问题是,这种探测是否与斥力有关,或者它只是被蚊子感知到的另一种气味,”波特说。

研究人员表示,他们还计划研究大脑中负责检测柠檬草等天然气味的特定化学感受器。

按蚊是导致疟疾的疟原虫最普遍的携带者,疟原虫通过受感染的叮咬在人与人之间传播。根据世界卫生组织(WHO)的数据,2017年约有43.5万人死于疟疾。

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参考例句:常用的驱虫剂可以隐藏人的气味按蚊2019年10月17日,Ali Afify, Joshua F. Betz, Olena Riabinina, Chloe Lahondere和Christopher J. Potter,当代生物学yabo124
DOI: 10.1016 / j.cub.2019.09.007

参与这项研究的其他研究人员包括约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院的Joshua Betz,杜伦大学的Olena Riabinina和弗吉尼亚理工学院和州立大学的Chloe Lahondere

该研究由美国国防部(W81XWH-17-PRMRP)、国家过敏和传染病研究所(R01AI137078)、约翰霍普金斯大学2018年催化剂奖、约翰霍普金斯大学疟疾研究所试点基金和约翰霍普金斯大学疟疾研究所博士后奖学金资助。

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