自從第二次世界大戰(zhàn)期間為駐扎在瘧疾傳播率很高的國家的士兵發(fā)明發(fā)明以來，研究人員一直在努力查明DEET實(shí)際上如何影響蚊子。過去的研究已經(jīng)分析了驅(qū)蟲劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，研究了諸如果蠅等易與昆蟲共處的昆蟲的反應(yīng)，并嘗試了在蛙卵內(nèi)生長的基因改造的蚊香受體。但是，按蚊對(duì)DEET和其他驅(qū)蚊劑的神經(jīng)反應(yīng)仍然是未知的，因?yàn)橹苯友芯课米颖旧韺?duì)氣味敏感的神經(jīng)元在技術(shù)上是一項(xiàng)艱巨且費(fèi)力的工作。

約翰·霍普金斯大學(xué)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)將遺傳工程技術(shù)應(yīng)用于傳播瘧疾的按蚊，從而使他們能夠窺視昆蟲鼻子的內(nèi)部構(gòu)造。

驅(qū)蚊劑是一種令人驚奇的氣味，可以防止蚊蟲叮咬，但是目前尚不清楚它們的實(shí)際作用方式。使用我們新設(shè)計(jì)的按蚊蚊子菌株，我們最終可以問一個(gè)問題：蚊子的氣味神經(jīng)元如何對(duì)驅(qū)蚊氣味做出反應(yīng)?

我們按蚊的結(jié)果令我們感到驚訝。我們發(fā)現(xiàn)按蚊的蚊子“氣味”神經(jīng)元并不直接對(duì)DEET或其他合成的驅(qū)蚊劑產(chǎn)生反應(yīng)，但是這些驅(qū)蚊劑阻止了蚊子檢測(cè)到人類的皮膚氣味。換句話說，這些驅(qū)蚊劑掩蓋或隱藏了按蚊體內(nèi)的皮膚氣味。

該小組的研究于10月17日發(fā)表在《當(dāng)前生物學(xué)》上。

約翰·霍普金斯大學(xué)博士后研究員Ali Afify博士說：“我們發(fā)現(xiàn)DEET與我們皮膚上的化學(xué)物質(zhì)相互作用并掩蓋了它們，而不是直接驅(qū)除蚊子。這將幫助我們開發(fā)出具有相同作用的新型驅(qū)蚊劑。”醫(yī)學(xué)院是該論文的第一作者。

然后，研究人員將一種蚊子可以檢測(cè)到的氣味(例如構(gòu)成人類皮膚氣味的化學(xué)物質(zhì))吹到昆蟲的觸角上時(shí)，由該小組設(shè)計(jì)并在觸角中表達(dá)的熒光分子將照亮神經(jīng)元，并由攝像機(jī)記錄下來，表明蚊子的鼻子檢測(cè)到了信號(hào)。

通過這種氣味檢測(cè)裝置，研究人員發(fā)現(xiàn)不同的氣味，包括化學(xué)驅(qū)蟲劑(如DEET)，天然驅(qū)蟲劑(如檸檬草)和人類氣味中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)神經(jīng)元的作用不同。

當(dāng)研究人員將DEET的氣味單獨(dú)噴到蚊子的觸角上時(shí)，蚊子神經(jīng)元中的熒光分子沒有點(diǎn)亮，這表明蚊子無法直接“聞到”該化學(xué)物質(zhì)。波特說，當(dāng)暴露于已知會(huì)構(gòu)成人類氣味的化學(xué)物質(zhì)時(shí)，神經(jīng)元“像圣誕樹一樣發(fā)光”。尤其是，當(dāng)將人的氣味與DEET混合時(shí)，模擬了將驅(qū)避劑應(yīng)用于皮膚的效果，對(duì)混合物的神經(jīng)元反應(yīng)得到緩和，導(dǎo)致反應(yīng)降低得多。僅對(duì)人類氣味的響應(yīng)能力約為20%。

為了深入了解發(fā)生這種情況的原因，研究人員測(cè)量了到達(dá)天線的空氣中的氣味分子數(shù)量，以找出存在多少“氣味”以使昆蟲做出反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，與DEET結(jié)合使用時(shí)，空氣中的人類氣味分子數(shù)量減少到以前的15%。Afify說：“因此，我們認(rèn)為DEET會(huì)捕獲人的氣味并阻止它們進(jìn)入蚊子。”

波特和他的團(tuán)隊(duì)說，他們懷疑這種作用足以掩蓋人類的氣味，并使其無法到達(dá)蚊子的氣味探測(cè)器。

研究人員告誡說，他們的研究并未解決DEET和類似化學(xué)物質(zhì)也可能充當(dāng)驅(qū)避劑的可能性，可能通過味覺或觸覺阻止按蚊的行為。該小組還沒有研究DEET對(duì)其他蚊子的影響-研究人員說，他們計(jì)劃在未來的實(shí)驗(yàn)中解決這些問題。

“昆蟲的嗅覺在其種類上非常引人注目，當(dāng)然其他類型的蚊子(如伊蚊，可以傳播寨卡病毒或登革熱的蚊子)實(shí)際上可能能夠檢測(cè)出DEET。要解決的關(guān)鍵問題是“是因?yàn)檫@種檢測(cè)與排斥有關(guān)，還是被蚊子認(rèn)為只是另一種氣味，” Potter說。

研究人員說，他們還計(jì)劃研究大腦中負(fù)責(zé)檢測(cè)檸檬草等自然氣味的特定化學(xué)受體。

蚊子按蚊是引起瘧疾的瘧原蟲的最普遍攜帶者，瘧原蟲通過感染的叮咬在人與人之間傳播。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)，2017年瘧疾估計(jì)造成435,000人死亡。