蚊子如何找到人類?科學家終於解開謎題

by:泥仔
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埃及斑蚊是登革熱、黃熱病、茲卡病毒和瘧疾的散播者,但傳統的防蚊方法總是無法及時發揮作用,必須找到更根本的途徑來防止蚊子找到人類。

科學家已知雌性蚊子依靠一系列感官資訊來叮咬人類,包括二氧化碳、體臭、熱量、水分和視覺線索等。現在科學家更進一步發現蚊子搜尋到人體汗腋中酸性揮發物的機制。

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最近,研究進一步發現蚊子如何「找到」人類。

Photo: Zac Declerck

1960 年代開始科學家就發現乳酸是吸引蚊子的關鍵,但一直不知道這個機制如何作用。邁阿密佛羅里達國際大學的蚊子神經生物學科學家 DeGennaro 表示,這個機制的關鍵是一種存在蚊子觸角中、稱為 Ir8a 的嗅覺輔助受體。研究人員發現,缺乏 Ir8a 基因的蚊子對人類的興趣小得多,實驗顯示只要去除 Ir8a 的功能,就可以降低蚊子搜尋人類宿主大約 50% 的活動量。

研究人員表示,只要掩蓋 IR8a 發揮功能的途徑,就可以增強目前的驅蟲劑如避蚊胺(DEET)或避蚊胺以外另一種最有效的驅蚊劑 Picaridin 的效果。Ir8a 機制也可用於設計新的蚊子引誘劑,這些引誘劑可以誘使蚊子遠離人群並陷入陷阱。

DeGennaro 先前在洛克菲勒大學博士後學位研究期間就關注這個議題,他們當時破壞另一個名為 Orco 的嗅覺輔助受體,並觀察這個受體如何改變蚊子的行為,研究發現那些蚊子更難區分人類與其他動物。蚊子也對花蜜失去興趣,而且對 DEET 不感到厭惡。但是,牠們仍然受脊椎動物吸引,代表還需要發現更多受體。

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透過這樣的發現,研究團隊希望能幫助人們免於叮咬。

Photo: LOLO FROM TAHITI

這項新研究中,DeGennaro 研究團隊找到另一組廣泛稱為離子型受體的受體,特別是 Ir8a。研究人員使用 CRISPR/Cas9 基因編輯系統破壞埃及斑蚊的 Ir8a,然後測試輔助受體在人類氣味檢測的作用,以及輔助受體與其他嗅覺受體途徑的基因交互作用。

研究發現攜帶突變型 Ir8a 的蚊子不會被乳酸吸引,也無法檢測到人體氣味的其他酸性成分。與控制組相比,帶有 Ir8a 突變體的蚊子對人類氣味的反應降低,但對熱能或二氧化碳的反應則無變化。這項研究結果進一步顯示,各種受體之間的交互作用很重要,二氧化碳是蚊子對人類氣味敏感的關鍵因素之一。

雖然二氧化碳在啟動 IR8a 對人體氣味的酸性揮發物反應時可發揮關鍵作用,但不足以改變突變體蚊子的反應,因此認為 IR8a 是蚊子對人類檢測系統中不可或缺的組成部分。

研究人員表示最終目標是開發一種拯救生命的噴劑以保護人們免受蚊蟲叮咬。接下來,他們將開始做化學篩選,利用已鑑定的基因導入新型蚊子引誘劑和驅蟲劑。這項研究已發表於最新出刊的《當代生物學》(Current Biology)期刊。


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參考資料:
01 How mosquitoes smell human sweat
02 Florida scientists discover how mosquitoes detect human sweat, how to switch odor off
03 Geneticists close in on how mosquitoes sniff out human sweat