Nature:蚊子为什么对你“偏爱”?“以身诱蚊”的科学家找到了答案

发布于 2022-05-19 13:12

导语：你有没有这样的经历，无论在人群中怎么躲藏，都好像自带主角光环，逃不过被蚊子追踪的命运。这世界有那么多人，为什么蚊子总对我“偏爱”？难道是我的身体里“安装了”便于蚊子定位的系统吗？有同样疑问的还有一群疯狂的科学家，他们几天不洗澡，脱光衣服躺在特氟龙袋子里收集“人味”，并吸引蚊子，以找寻蚊子“偏爱”的原因。



2022年5月4日，美国普林斯顿大学的研究团队在Nature发表题为“Mosquito brains encode unique features of human odour to drive host seeking”的研究成果（图1）[1]。研究发现埃及伊蚊对宿主辨别的气味可能来自人类皮脂，人类皮脂分泌物因富含长链醛（癸醛和十一醛）而有别于其他动物，并且这些醛在蚊子大脑内选择性调节嗅小球活性，使蚊子对人类具有较强锁定，如果有些人代谢物中葵醛和十一醛比例适中的话，就很容易成为蚊子的目标。

图1 研究成果（图源：Nature）

埃及伊蚊（Aedes aegypti）即我们熟知的“花蚊子”，是一种专门叮咬人类的蚊种，并可传播登革热、屈公热、兹卡热、黄热病等疾病。科学家一直很好奇：埃及伊蚊是如何精准锁定人类位置的？是因为人类的特殊气味吗？具体人体气味中的哪种成分呢？并为此设计了一系列实验以解开谜题。首先，科学家收集了人类、大鼠、豚鼠、鹌鹑、绵羊、狗、乳草和蜂蜜的气味，并测试埃及伊蚊的反应；然后，收集人类气味，并具体分析气味中哪些化合物起了作用；再者，构建出特殊的转基因蚊子，使其初级嗅觉脑区的嗅小球会在被激活时发出荧光，这样就能观察哪些神经元在接收气味时被激活；最后，测试不同化合物暴露下蚊子大脑的反应（图2）。

图2 实验设计内容（图源：[1]）



研究结果



1、对比其他生物，雌性埃及伊蚊对人类气味表现出强烈偏好

埃及伊蚊对动物和人类的气味偏好组内变异具有鲁棒性。雌性埃及伊蚊可以利用呼吸中的二氧化碳和其他一般线索（例如体温、湿度和视觉对比）来发现脊椎动物。然而，埃及伊蚊严重依赖体味来区分物种，并且表现出对人类气味的强烈偏好。

2、癸醛和十一醛为人类区别于其他动物的气味比例成分，也是埃及伊蚊的偏好成分

人类和动物的气味成分几乎全部相同，但在成分比例上始终存在差异，最大的差别在于癸醛和十一醛的比例；人类皮脂的分泌物为多组分混合物，其中癸醛和十一醛对雌性埃及伊蚊具有强烈的吸引力；通过人为地合成两种分子的混合物并送至风洞中，发现埃及伊蚊同样会开始启动寻找宿主的行为；偏好分析发现，癸醛和十一醛水平接近人类平均水平的人更有可能成为埃及伊蚊的目标，偏高或偏低的比例均不会被埃及伊蚊“偏爱”。因此理论上来说，如果有些人代谢物中葵醛和十一醛达到恰到好处的水平，就很容易成为埃及伊蚊的目标。

3、人类和动物的气味会激活埃及伊蚊触角叶中不同的嗅小球组合

在埃及伊蚊大脑众多嗅小球中，只有两个参与了筛选人类气味过程，其中一个嗅小球会对包括人类气味在内的许多气味产生反应，可以引导蚊子朝着气味方向前进；另一个嗅小球只对人类产生反应，对其他哺乳动物气味反应微弱。在这种组合下，埃及伊蚊对人类具有目的性较强的锁定，从而产生了一个二进制信号，有可能解释远距离人类对动物气味的偏好。


此项研究发现埃及伊蚊辨别吸食目标的气味来源为人类皮脂分泌物，而非传统认知的汗液；研究揭示了埃及伊蚊区分并锁定位置依据的化合物及脑内信号传导机制，且埃及伊蚊偏爱的人群具有相似的特征—皮脂分泌接近人类平均水平的癸醛和十一醛。这一发现可为新一代灭蚊技术提供依据：掩盖人类气味或根据埃及伊蚊对癸醛和十一醛混合比例的偏好设置气味陷阱来灭蚊。

此项研究的负责人赵志磊博士表示：“为了研究埃及伊蚊，我们做了很大‘牺牲’。研究人员为了收集‘人味’，好几天都不洗澡，然后脱光衣服躺在特氟龙袋子里收集气味。这样做气味浓度比较高，我们就可以在较短的时间内收集到大量的气味用于实验。由于洗发水沐浴露中常常添加了人工香味剂，可能干扰实验结果，而衣服的棉、涤纶或者其他纤维同样会产生独特的气味分子，影响实际数据，所以必须保持不洗澡并裸体采集气味。最终我们发现癸醛和十一醛是埃及伊蚊辨别目标的关键，两种醛太少或者太多，蚊子都不喜欢。所以理论上来说是可以通过增加或者减少人的气味中这两种醛的浓度来干扰蚊子对人的叮咬。当然现在还没有很成熟的方法可以来特异性地掩盖这两种分子。”


据悉，目前研究团队基于此项研究结果申请了一项专利，主要是将混合物用在捕蚊器中来吸引捕杀蚊子。在正式商用之前，这项技术还需要进行田野实验，检验在野外是否也能高效地吸引蚊子。如果野外检验能够成功的话，这项技术会应用到捕蚊器中，亦或者扩展夏日特供“香水”队列，解除蚊子对你的锁定！


题图来源：维基百科，仅用于学术交流。

撰文|文竞择
排版|文竞择

参考资料：

[1]Zhao Z, Zung JL, Hinze A, et al. Mosquito brains encode unique features of human odour to drive host seeking. Nature. 2022 May 4. doi: 10.1038/s41586-022-04675-4. Epub ahead of print. PMID:35508661.



本文来自网络或网友投稿，如有侵犯您的权益，请发邮件至：aisoutu@outlook.com 我们将第一时间删除。

相关素材

小小科学家科普手抄报图片
小小科学家科普手抄报图片
科学背景
科学背景
扁平风格科学装置图形免抠png透明素材
扁平风格科学装置图形免抠png透明素材