《自然》:蚊子就是愛你「香」!研究發現,我們被蚊子「獨寵」的原因,竟與皮脂中的特殊氣味分子有關 | 科學大發現

2022-06-18     奇點網

原標題:《自然》:蚊子就是愛你「香」!研究發現,我們被蚊子「獨寵」的原因,竟與皮脂中的特殊氣味分子有關 | 科學大發現

轉眼間又到了夏天,不知道有多少人和奇點糕一樣,獨得蚊子恩寵,明明大家都坐在一起,蚊子卻偏偏精準定位到了我身上。這不禁讓奇點糕好奇,蚊子到底是根據什麼尋找食物的呢?在蚊子的世界裡,我們又有什麼不同呢?

近期,來自美國普林斯頓大學的趙志磊及其研究團隊在《自然》上發表了一項研究成果[1],他們發現, 人類皮脂中的兩種化學物質(癸醛和十一醛)可以激活蚊子觸角中的特殊嗅小球,從而幫蚊子精準定位人類

論文首頁截圖

在物種進化的過程中,有的蚊子並非要吸人血才能活下去,而有的蚊子卻逐漸演變成只叮咬人類的物種,例如今天的主角,遍布於世界各地的埃及伊蚊 (就是我們能看到的大花蚊子)

既往研究發現,不同生物散發出的氣味會影響蚊子的口味偏好,但關於人類的氣味為什麼會讓埃及伊蚊趨之若鶩,以及埃及伊蚊的嗅覺系統又是如何區分這些味道的,目前還不清楚。

為了解答以上問題,研究人員先是收集了人類和動物身上的氣味進行分析,然後再測試埃及伊蚊對這些氣味的反應。

為了更好地收集氣味,小型的動物被整隻放進收集裝置,體型大一點的動物(如綿羊和狗),需使用25g毛髮水浴加熱。至於人身上的味道,則需要一點「自我犧牲」,在幾天不洗澡後,脫光衣服的研究人員要躺在一個透明的通風袋裡,待上2個小時。

氣味收集裝置

接下來,研究人員開始測試埃及伊蚊的大腦對這些氣味的反應。為了將這一過程可視化,研究人員利用CRISPR-Cas9在埃及伊蚊感覺神經元受體上插入了GCaMPf(一種鈣離子螢光蛋白)基因序列。當用雙光子顯微鏡觀察時,研究人員就可以清楚地看到有哪些神經元在接受氣味時被點亮了。

基因編輯後,埃及伊蚊大腦中的螢光反應

原本,研究人員以為這一過程要調動埃及伊蚊初級嗅覺腦區的很多嗅小球,可讓人意外的是,只有3個嗅小球參與了人類和動物的氣味篩選過程。 它們分別是只能被人類氣味激活的嗅小球H,只能被動物氣味激活的嗅小球A,以及可以被人和動物氣味同時激活的嗅小球B,但只有 嗅小球H和嗅小球B與人類氣味相關聯

哪怕後續增加多種人類或動物的氣味樣本,得到的結果都是一樣的。也就是說, 蚊子的大腦在用一種非常簡單的方式區分人和動物

不同氣味激活的腦區3D展示,綠色:嗅小球H區域,橙色:嗅小球A區域,藍色:嗅小球B區域

隨後,研究人員又分析了人類和動物身上氣味的不同之處。

將人類和不同動物皮膚分泌物和表皮細菌分泌物的成分做了全面檢測後,研究人員發現, 人和動物皮膚上攜帶的氣味種類幾乎是一模一樣的,只是主要成分略有不同[2]。分析顯示,與動物相比, 人類身上氣味中的長鏈醛類,如癸醛、十一醛的含量明顯更高,造成這樣的原因是在漫長的進化中,人類學會了衣以蔽體,逐漸拋棄了厚厚的皮毛,把嬌嫩的皮膚直接暴露於空氣中。為了保護表皮,人類皮膚會分泌一些特殊的物質,而前面提到的長鏈醛類就是這些分泌物在空氣中的氧化產物。

現在人類和動物身上氣味的不同之處找到了,可埃及伊蚊是不是通過這些化學物質區分人類,還是很讓人疑惑。

為了驗證這一猜想,研究人員利用人類身上的11種氣味組合稀釋,放到埃及伊蚊所在的裝置中後發現,當醛類碳鏈越長時,嗅小球H的興奮性越高。此外,癸醛和十一醛可以引起嗅小球H強烈而持久的興奮。這也說明,蚊子就是根據這些人體特殊的分泌成分來判斷自己面前的生物是不是人類的。

那麼是不是我們分泌的癸醛和十一醛越多,就越能成為埃及伊蚊叮咬的對象呢?

理論上是。但當研究人員人為地將兩種分子的混合物送到風洞中後,隨著通入氣味的濃度增加,埃及伊蚊尋找氣味的能力呈現先增加後下降的趨勢,在1/5x濃度時達到峰值。這說明,兩種醛太少或者太多,蚊子都不喜歡,真正吸引蚊子的都是那些味道剛剛好的人。

當人類氣體濃度達到1 /5x時,蚊子對氣味的跟蹤將會達到峰值

根據這個研究結果,吸引蚊子這件事看來和自己與生俱來的特徵有關,受不受蚊子歡迎,也是要看基因——你是不是那個「味道剛剛好」的人類。但好在蚊子選擇食物的方式並不複雜: 嗅小球H激活,是個人類,嗅小球A激活,不是人類

這樣一來,科學家們就可以利用這種特性達到防蚊的效果,比如可以研發一種模擬動物氣味的噴劑,掩蓋掉人類的氣味,讓埃及伊蚊誤以為我們是動物而離開。還有一種思路是,研發一種以 癸醛和十一醛為誘餌的誘捕裝置,將埃及伊蚊吸引進去。

據悉,該研究團隊已經申請了以氣味混合原理為基礎的誘捕技術專利,期待在不久的將來,我們可以通過這樣的方式有效避開蚊子的GPS。

參考文獻:

文章來源: https://twgreatdaily.com/c0e11df077f3cf36080120abd6faec19.html