蚊蟲性蛋白可以為控制疾病提供關(guān)鍵
如果你認為人類的性生活很復雜,可以考慮一下雌性埃及伊蚊,寨卡病毒,登革熱和黃熱病的情況:她在一秒鐘內(nèi)與一只幸運的男性交配一次,只需幾秒鐘。摒棄其他潛在追求者的所有進一步進展;從那次單獨的遭遇中儲存足夠多的精子,產(chǎn)下500多個卵子,這些卵子是人類宿主的血液滋養(yǎng)的。了解她的性行為有助于防止她每年向數(shù)百萬人傳播致命的疾病。然而,許多控制她交配習慣的機制仍然是一個謎。
然而,最近,洛克菲勒的Robin Chemers Neustein教授Leslie B. Vosshall實驗室的研究人員證明,在性行為過程中從物種的男性轉(zhuǎn)移的化學物質(zhì)在塑造女性的性傾向中起著關(guān)鍵作用。他們的工作由博士后助理勞拉·杜瓦爾(Laura Duvall)領(lǐng)導并出現(xiàn)在“當代生物學”(Current Biology)中,可以產(chǎn)生新的策略來控制這種害蟲及其傳播的瘟疫。
性化學
杜瓦爾并沒有著手透露蚊子閨房的秘密。相反,她想要更多地了解女性蚊子尋求主機的行為背后的生物學。特別是,她對一種名為HP-I的小蛋白質(zhì)所起的作用感到好奇。以前的研究表明,這種分子主要由雄性Ae產(chǎn)生。杜瓦爾及其同事證實,埃及伊蚊在性交過程中轉(zhuǎn)移到女性身上,只持續(xù)了兩個小時。
該團隊反駁了其他研究的結(jié)果,但這表明HP-I抑制了女性尋求人類宿主的沖動。研究人員對雄性和雌性進行配對,包括基因改造后幾乎不產(chǎn)生HP-I的突變蚊子和正常(或“野生型”)蚊子。在讓他們的受試者以各種組合相互交配之后,該團隊尋找女性主持人尋求行為的變化。但無論與誰交配,女性仍然熱衷于尋找人們咬人。
然而,他們對雄性蚊子的吸引力卻是另一回事。
科學家早就知道女性的Ae。埃及只有一次交配,這種現(xiàn)象稱為monandry;但他們不知道為什么。鑒于HP-I與男性的精液一起轉(zhuǎn)移給女性,Duvall和她的同事們想知道它是否可能在關(guān)閉她的性欲方面發(fā)揮作用。
為了驗證這一假設,研究小組再次將女性暴露于產(chǎn)生HP-I的雄性,而雄性則沒有。但這一次,他們增加了第三組追求者:產(chǎn)生HP-I的雄性,但經(jīng)過基因改造,以便當通過熒光顯微鏡觀察時,它們的后代會發(fā)出亮藍色。
通過向女性提供熒光和非熒光男性的不同組合(即,熒光男性與產(chǎn)生HP-1的非熒光男性,與熒光男性和缺乏HP-I的非熒光男性一起),研究人員能夠確定女性何時愿意只接受一個配偶 - 以及何時她們愿意參加比賽。
“每當你看到混合的熒光和非熒光幼蟲時,你就會知道女性從不止一個男性身上接受過精子,”Duvall解釋道。
這種蚊子親子鑒定的結(jié)果是明確的:女性在性行為期間獲得了一劑HP-I,然后在一小時內(nèi)獲得了另一個伴侶仍然忠于他們的初始伴侶,而沒有HP-I的女性則沒有。(盡管如此,24小時后,甚至與缺乏HP-I的雄性交配的雌性也拒絕了其他伴侶,這表明男性傳播的其他化學物質(zhì)會影響長期的女性行為。)
隨后的實驗表明,簡單地將HP-I直接注射到雌性動物中就足以誘使昆蟲認為它們已經(jīng)交配,導致它們拒絕真正的溫血男性。
性作為武器
在最后一系列實驗中,杜瓦爾和她的同事們開始探索令人興奮的種間性別領(lǐng)域。
在美國南部,Ae。埃及正在被其堂兄Ae所取代。白紋伊蚊,可以傳播相同的疾病,但在更大的范圍內(nèi)繁殖。而Ae。albopictus雄性可以與Ae交配。埃及雌性,這些配對不產(chǎn)生活卵;和Ae。埃及雌性隨后會拒絕與自己物種的雄性交配,使它們無法繁殖。然而,反過來卻不成立:男性Ae。埃及伊蚊不能有效地消毒Ae。白紋伊蚊。
Duvall和她的團隊發(fā)現(xiàn),HP-I可能也有助于解釋這種奇怪的生殖模式:而Ae。albopictus版本的HP-I激活Ae中的受體。埃及雌性,Ae。這種蛋白質(zhì)的埃及伊蚊不會激活Ae中相應的受體。白紋伊蚊。
因此,科學家們現(xiàn)在可以更好地了解雌性交配行為的形象,不僅僅是在一種危險的蚊子物種中,而是在其中兩種。這些見解可能會產(chǎn)生深遠的影響。
例如,科學家最終可能通過使用像HP-I這樣的物質(zhì)來說服雌性避免交配,從而限制攜帶疾病的蚊子的數(shù)量。雖然矢量控制專家已經(jīng)試圖通過引入轉(zhuǎn)基因不育雄性到現(xiàn)場消滅蚊子種群,這種策略只會工作,如果他們遇到的女性忠于潛在可能與蚊蟲引起他們的無菌配偶行為由Duvall的研究告知愛情藥水。
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