蚊子為何“偏愛”你?這群科學家?guī)滋觳幌丛枵业搅嗽?/h1>
2022-05-12 21:04:02
?
來源:[db:來源]
McBride描述了他們以蚊子為中心的方法:“我們有點像是潛入蚊子的大腦,問:‘你能聞到什么?是什么點亮了你的大腦?是什么在激活你的神經(jīng)元?當你聞到人類的氣味和動物的氣味時,你的大腦是如何被激活的?’”
論文第一作者、當時的普林斯頓大學研究生Zhilei Zhao開創(chuàng)了他們的新方法:以非常高的分辨率對蚊子的大腦進行成像,觀察蚊子如何識別它的下一個受害者。為了做到這一點,他必須首先對蚊子進行基因改造,使它的大腦在活動時亮起,然后這些作者必須以蚊子在他們定制的成像設(shè)備內(nèi)能夠檢測到的方式遞送含有人類和動物氣味的空氣。
人類的氣味由幾十種不同的化合物組成,而這些相同的化合物,以略微不同的比例,存在于大多數(shù)哺乳動物的氣味中。這些化合物本身對蚊子都沒有吸引力,因此挑戰(zhàn)在于確定蚊子用來識別人類氣味的確切混合成分。
這些作者得出結(jié)論:兩種化合物--癸醛(decanal)和十一醛(undecanal)--富含于人類的氣味中。他們?yōu)橐环N以癸醛為特征的混合物申請了專利,他們希望這種混合物能夠成為吸引蚊子進入致命陷阱的誘餌,或者成為中斷蚊子傳遞人體氣味信號的驅(qū)蚊劑。
為了提供用于測試的對比哺乳動物,研究生Jessica Zung與前研究專家Alexis Kriete和Azwad Iqbal合作,收集毛發(fā)、皮毛和羊毛樣本。在這篇論文中,McBride團隊使用了來自16個人、兩只大鼠、兩只豚鼠、兩只鵪鶉、一只羊和四只狗的氣味。位于新澤西州霍普韋爾的豪威爾生活歷史農(nóng)場(Howell Living History Farm)在它的春季剪羊毛中捐贈了幾根羊毛;對于另一種被馴養(yǎng)的哺乳動物,Zung去了一家PetSmart美容院,從最近梳理過的寵物狗身上收集修剪過的毛發(fā)。
Zung說,“對于人類樣本,我們有一群偉大的志愿者。我們讓他們幾天不洗澡,然后脫光衣服,躺在特氟隆袋(Teflon bag)中。為什么是裸體?因為棉花、聚酯和其他衣物纖維有自己的氣味,會扭曲人類氣味數(shù)據(jù)?!?/p>
一旦他們克服了技術(shù)上的挑戰(zhàn)--無損地提取人類和動物的氣味,設(shè)計一種允許他們在成像設(shè)備中向蚊子噴出人類氣味的系統(tǒng),構(gòu)建了一個風洞來測試簡單的混合物或單一化合物,并培育出能夠?qū)υO(shè)備做出反應(yīng)的蚊子品種,他們隨后開始收集數(shù)據(jù)。非常驚人的數(shù)據(jù)。
在這項研究之前,科學家們推測,蚊子的大腦一定有一種復雜、精密的技術(shù)來區(qū)分人類和其他動物。事實證明,情況恰恰相反。
McBride說,“這種簡單性讓我們感到驚訝。盡管人類的氣味很復雜,而且其中并沒有任何一種人類特有的化合物,但蚊子已經(jīng)進化出一種令人驚訝的簡單機制來識別我們。對我來說,這是一個進化的故事:如果我們構(gòu)建出一種統(tǒng)計測試方法來區(qū)分人類的氣味,它將是非常復雜的,但蚊子做了一些非常簡單的事情,當涉及到進化時,簡單通常是非常有效的?!?/p>
換句話說,在進化的過程中,簡單的解決方案往往能孕育出真正的解決方案。
蚊子的大腦有60個稱為小球體(glomeruli)的神經(jīng)中樞。McBride團隊曾假設(shè),許多小球體--甚至可能是大多數(shù)小球體--會參與幫助這些依賴人類的蚊子找到它們最喜歡的食物。
Zhao說,“當我第一次看到大腦活動時,我無法相信,只有兩個小球體參與其中。這與我們預期的一切相矛盾,所以我重復了幾次實驗,用更多的人、更多的動物。我簡直無法相信這一點。它是如此簡單?!?/p>
熱解吸氣味傳遞系統(tǒng)的進一步表征,圖片來自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04675-4。
在這兩個神經(jīng)中樞中,一個對包括人類氣味在內(nèi)的許多氣味作出反應(yīng),基本上是說:“嘿,看,附近有一些有趣的東西,你應(yīng)該去看看”,而另一個則只對人類作出反應(yīng)。McBride團隊表示,擁有兩個神經(jīng)中樞可能有助于蚊子找到它們的目標。
McBride說,這是該項目中最大的“頓悟”時刻之一?!癦hao花了幾年時間才得到他需要的轉(zhuǎn)基因蚊子,然后我們發(fā)現(xiàn)我們沒有一種傳遞人類氣味的好方法。因此,我們又花了一兩年的時間,想出了一些想法,試圖找出如何以一種足夠受控的方式傳遞足夠的人類氣味,以觀察反應(yīng)。然后,我們第一次嘗試了我們在這篇論文中描述的這種新技術(shù)--這種傳遞氣味的新方法,他真地觀察到了蚊子的大腦作出反應(yīng)。這真是不可思議?!?/p>
Zung指出,通過確定蚊子用來探測人類氣味的小球體,并確定它們探測的是癸醛和十一醛,他們對他們的問題有了一個優(yōu)雅而直接的答案。
她說,“如果這純粹是一篇神經(jīng)成像論文,那么還會有一些問題。如果這是一篇純粹的氣味分析論文,仍然會有未解答的問題。哪怕是一篇純粹的行為學論文,也是如此。但是這個研究項目的一個真正的優(yōu)勢是,我們能夠引入如此多不同的方法和如此多人的專業(yè)知識。McBride實在是太了不起了,她愿意了解并投資于所有這些不同的方法。”
Zhao贊同道,“這整個研究項目是令人難以置信的合作。我們處理了這么多的證據(jù),而這些證據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)融合成一個連貫的故事,這需要如此多不同的專業(yè)知識?!?
參考資料:
1. Zhilei Zhao et al. Mosquito brains encode unique features of human odour to drive host seeking. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04675-4.
2. How mosquito brains encode human odor so they can seek us out https://www.princeton.edu/news/2022/05/04/how-mosquito-brains-encode-human-odor-so-they-can-seek-us-out
本文轉(zhuǎn)載自其他網(wǎng)站,不代表健康界觀點和立場。如有內(nèi)容和圖片的著作權(quán)異議,請及時聯(lián)系我們(郵箱:guikequan@hmkx.cn)
責任編輯:
推薦內(nèi)容
-
生化妊娠后容易懷孕嗎
一般情況下,生化妊娠對下一次的懷孕是不會造成影響的。生化妊娠是一種優(yōu)勝劣汰的現(xiàn)象,一般由于受精卵沒有發(fā)育好,不能夠正常的著床,...
-
黑龍江哈爾濱暴雪后大學生“僵尸式”下臺階 隨后視頻曝光一幕
暴雪天氣你是怎么出行的呢?據(jù)最新消息顯示,近日就有一則關(guān)于暴雪后大學生僵尸式下臺階,全員小心翼翼,視頻曝光引人爆笑的消息引起了網(wǎng)友們
-
工程師開發(fā)芯片 將浪費的熱量轉(zhuǎn)化為可用的能量
據(jù)估計,每年美國消耗的能源中有三分之二被浪費為熱量。以汽車發(fā)動機,筆記本電腦,手機,甚至冰箱為例,這些都會因過度使用而升溫。想...
-
30年首個新機制抗抑郁藥獲批 強生Spravato將用于難治抑郁
美國醫(yī)藥公司強生(JNJ)旗下楊森制藥3月5日宣布,美國食品和藥物管理局(FDA)已批準Spravato(esketamine)CIII鼻噴霧劑,聯(lián)合口服抗抑郁藥,用
-
湖南通報一例新冠肺炎確診病例
湖南通報一例新冠肺炎確診病例 原標題:湖南通報一例新冠肺炎確診病例
-
英國疫情變異毒株最新消息:1月5日現(xiàn)疑似變異病毒突襲北京 英國
新冠病毒變異株突襲北京,判斷其影響和疫情規(guī)模還需時日。那么,這條消息是真的嗎?如果說北京檢查出英國變異新冠病毒的話又意味著什么呢?北
-
50多只鴨大搖大擺上高速 網(wǎng)友:“我仿佛聞到了烤鴨的味道”
【 50多只鴨大搖大擺上高速 】關(guān)于50多只鴨大搖大擺上高速,交警趕都趕不走的這個話題,相信小伙伴們是非常有興趣了解的,因為這個話題是目
-
新增本土無癥狀感染者2例!黑龍江省最新疫情通報
新增本土無癥狀感染者2例!黑龍江省最新疫情通報 原標題:新增本土無癥狀感染者2例!黑龍江省最新疫情通報
-
廣東第二波龍舟水來襲!什么是第二波龍舟水?
龍舟舟水,是一種影響華南等地的強降水現(xiàn)象,其成因十分復雜。普遍上認為龍舟水的成因與南海冬夏季風的交替有關(guān)。記者從廣東省水利廳獲悉...
-
美國失業(yè)率達25% 美國失業(yè)率數(shù)據(jù)是哪里來的?
美財長稱美國失業(yè)率或已高達25%,吁盡快重啟經(jīng)濟的相關(guān)消息引起了網(wǎng)上熱議,想必大家對于美國失業(yè)率達25%一事是非常感興趣的,既然大家都想