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蚊子為啥這么愛(ài)咬你?

欄目:蚊子防治 文章出處:網(wǎng)絡(luò) 人氣:0 發(fā)表時(shí)間:10-05

蚊子為啥這么愛(ài)咬你?

(蚊子為啥這么愛(ài)咬你?)


嗡星人大概是人類(lèi)最討厭的昆蟲(chóng)之一了:它們不僅會(huì)吸血,會(huì)給人留下奇癢難忍的包,更是很多病原體的中間宿主——比如黃熱病,以及近來(lái)在廣東肆虐的登革熱。為了弄清是什么讓一種叫埃及伊蚊(Aedes aegypti)的蚊子愛(ài)上人血,洛克菲勒大學(xué)的研究(research)團(tuán)隊(duì)深入了肯尼亞沿岸的叢林。現(xiàn)階段的結(jié)果今天發(fā)表在《自然》雜志上。
在所有的昆蟲(chóng)里,有約一萬(wàn)個(gè)物種以動(dòng)物血液為食,其中的一百來(lái)種則偏好人類(lèi)的血液——這樣的偏好更可能(maybe)是近期才在偏好動(dòng)物血的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。
埃及伊蚊尤其如此:它們的祖先生活在亞沙哈拉森林里,只叮其他動(dòng)物。后來(lái),其中一部分埃及伊蚊繼續(xù)在森林里安分守己地騷擾那里的動(dòng)物,另一部分卻逐漸喜歡上了人類(lèi)的血,從此不僅隨人類(lèi)到了世界各地,還將登革熱和黃熱病一并帶了出去。
“我們調(diào)查了非洲東海岸(肯尼亞)林區(qū)和人類(lèi)居住區(qū)的蚊子種群。這里是已知的世界上唯一一個(gè)有兩種類(lèi)型的埃及伊蚊共存的地方。”文章的第一作者、卡羅琳·麥克布賴(lài)德(Carolyn S. McBride)表示,“生活在拉巴依(Rabai)的這些種群在上世紀(jì)六七十年代被詳細(xì)(xiáng xì)地研究過(guò),研究者們記錄了許多它們的有趣行為,以及生理和形態(tài)(pattern)差異。但自那之后,就沒(méi)有人再研究它們了,也沒(méi)有人檢查過(guò)這些差異的遺傳基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究剛開(kāi)始時(shí),我們都不知道這兩個(gè)類(lèi)型的蚊子是否依然都存在肯尼亞沿海。”
研究小組在拉巴依的居民區(qū)室內(nèi)外和林區(qū)都進(jìn)行了蚊子采集。圖a:樣本采集地點(diǎn)。圖示分別為:屋形:室內(nèi)(Indoor);樹(shù)形:室外(Outdoor);灰色點(diǎn):建筑(Building);綠色區(qū)域(Forest);藍(lán)色線(xiàn)條:河流(River);雙線(xiàn)條:道路(Road)。圖b:室內(nèi)樣本采集裝置;圖c:室外樣本采集裝置;圖d:居民區(qū)(Domestic)和林區(qū)(Forest)的埃及伊蚊
帶著這種不確定,研究小組在肯尼亞的居民區(qū)和林區(qū)都采集了埃及伊蚊,并記錄下幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)樣本所在的地區(qū)。隨后,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)(experiment)室中培養(yǎng)出了29群蚊子進(jìn)行深入觀察和研究。
分析(Analyse)結(jié)果發(fā)現(xiàn),這29群蚊子則各自展現(xiàn)出不同程度的偏向,提示兩類(lèi)偏好不同的同種蚊子在35年后依然共同生活在拉巴依——它們雖然仍是一個(gè)物種,但長(zhǎng)相上的差別卻很顯著(striking):居民區(qū)的蚊子不僅體色更接近棕色,腹部的紋路也不一樣。如何滅蚊包括口腔、咽、食管、胃、腸及肛門(mén)。胃是消化道的主要部分,食物的消化與吸收均在胃內(nèi)進(jìn)行。在前胸內(nèi)有1 對(duì)唾腺,每一唾腺分3 葉,每葉有一小唾腺管,最后匯合成總唾腺管,通入舌內(nèi)。
不過(guò)相比起行為上的差別,體色和紋路的差異可謂是細(xì)枝末節(jié)。
在隨后的研究(research)中,研究人員用多種方法測(cè)試(TestMeasure)居民區(qū)和林區(qū)的蚊子對(duì)不同食物來(lái)源和氣味的偏好情況(Condition),其中之一便是極度體現(xiàn)科學(xué)獻(xiàn)身精神的叮咬實(shí)驗(yàn)。
在實(shí)驗(yàn)中,33歲的作者貢獻(xiàn)出自己的手臂,和一只被麻醉(anesthesia)的豚鼠共同喂蚊子——通過(guò)(tōng guò)統(tǒng)計(jì)吸人血和吸豚鼠血的蚊子個(gè)數(shù),研究(research)者得到了兩類(lèi)蚊子的偏好。如何滅蚊腹部:分11 節(jié),第一節(jié)不易查見(jiàn);2~8 節(jié)明顯可見(jiàn),有的蚊種在其背面具有由淡色鱗片組成的淡色橫帶、縱條或斑;最末3 節(jié)變?yōu)橥馍称鳌4莆酶共磕┒擞形岔氁粚?duì),雄蚊則為鉗狀的抱器,構(gòu)造復(fù)雜,是鑒別蚊種的重要依據(jù)。
總的來(lái)說(shuō),居民區(qū)的蚊子在研究者手上留下的“吻痕”比在豚鼠上的多。同時(shí),它們也更喜歡朝有“人味”的地方飛。
研究人員用多種方法測(cè)試(TestMeasure)蚊子對(duì)不同食物來(lái)源和氣味的喜好。左圖中,研究人員將手伸入裝有豚鼠和蚊子的容器中,一定時(shí)間后分別統(tǒng)計(jì)叮咬人手和豚鼠的蚊子個(gè)數(shù)。右圖中,容器一端的兩個(gè)不同部位開(kāi)有小口,分別用二氧(Oxygen)化碳(C)(CO2)將人類(lèi)或者豚鼠的氣味吹向孔內(nèi)。研究人員會(huì)記錄蚊子在這兩個(gè)部位聚集的程度
為了探究這兩種叮咬偏好背后的遺傳和分子基礎(chǔ),研究(research)小組讓這兩類(lèi)蚊子進(jìn)行雜交,并在隨后讓子一代自交,產(chǎn)生子二代,以方便進(jìn)行數(shù)量性狀分析。殺蚊子胸部:分前胸、中胸和后胸,每胸節(jié)有足1 對(duì),中胸有翅1 對(duì),后胸有1 對(duì)平衡棒,中胸、后胸各有氣門(mén) 1 對(duì)。中胸特別發(fā)達(dá),其背板幾乎占據(jù)全胸背,由前而后依次為盾片、小盾片及后背片。庫(kù)蚊和伊蚊的小盾片呈葉狀,緣毛在凸葉上,按蚊的小盾片后緣呈弧形,緣毛分布均勻。
由于對(duì)蚊子而言,觸角就好像它們的“鼻子”,研究(research)者集中對(duì)雌蚊的觸角進(jìn)行了RNA測(cè)序,對(duì)喜歡叮人和叮豚鼠的雌蚊的基因表達(dá)差異。如何滅蚊包括口腔、咽、食管、胃、腸及肛門(mén)。胃是消化道的主要部分,食物的消化與吸收均在胃內(nèi)進(jìn)行。在前胸內(nèi)有1 對(duì)唾腺,每一唾腺分3 葉,每葉有一小唾腺管,最后匯合成總唾腺管,通入舌內(nèi)。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),與喜歡叮豚鼠的蚊子相比,喜歡叮人的蚊子觸角中有14個(gè)基因發(fā)生了相同趨勢(shì)的表達(dá)差異。
“其中的兩個(gè)基因編碼氣味受體,AaegOr4(伊蚊氣味受體4,簡(jiǎn)稱(chēng)OR4)則是其中之一。”麥克布賴(lài)德介紹道,“我們選擇關(guān)注AaegOr4而不是另一個(gè),因?yàn)樗诙H舜莆玫挠|角中的絕對(duì)表達(dá)水平也很高。但另一個(gè)氣味受體也可能(maybe)參與了(氣味喜好差異的形成)。我們將在下一步實(shí)驗(yàn)中研究(research)它。”
麥克布賴(lài)德和她手上的實(shí)驗(yàn)對(duì)象:埃及伊蚊Aedes aegypti(左)和Aedes aegypti formosus(右)
OR4是檢測(cè)什么氣味的呢?研究小組將這個(gè)基因轉(zhuǎn)到了模式動(dòng)物果蠅的身上,以便于進(jìn)一步分析。他們收集了人類(lèi)和動(dòng)物散發(fā)出來(lái)的氣味,發(fā)現(xiàn)和動(dòng)物比起來(lái),人類(lèi)散發(fā)的甲基庚烯酮(tóng)尤其多——而轉(zhuǎn)有OR4的果蠅對(duì)甲基庚烯酮的氣味也格外敏感。
不僅如此,研究(research)者發(fā)現(xiàn),他們采集的蚊子中一共存在7個(gè)等位基因編碼OR4,而且表達(dá)產(chǎn)物對(duì)甲基庚烯酮的敏感程度不同,而在喜好人類(lèi)氣味的蚊子中,對(duì)甲基庚烯酮敏感度高的幾種OR4恰好有著比較高的基因頻率(frequency),而且基因的表達(dá)水平也更高。滅蚊子口器為刺吸式,像一根極細(xì)的注射器針頭。大部分種類(lèi)雌蚊的口器都適合刺吸血液。蚊體表覆蓋形狀及顏色不同的鱗片,使蚊體呈不同的顏色。這是鑒別蚊類(lèi)的重要依據(jù)之一。翅脈上也有鱗片,翅后緣有緣鱗。多為夜行性動(dòng)物。
這是否意味著我們找到了誘使蚊子吸人血的關(guān)鍵氣味因子呢?麥克布賴(lài)德澄清了這一誤解:“我們不認(rèn)為AaegOr4是唯一一個(gè)造成蚊子這種行為變化的基因,可能還有其它遺傳變化參與其中。”
換言之,OR4只是養(yǎng)成蚊子叮人這個(gè)喜好的一小步,而這項(xiàng)研究(research)有助于人們更好地理解分子機(jī)制對(duì)動(dòng)物行為的影響(influence)。
有意思的是,甲基庚烯酮(tóng)的氣味在濃度較高時(shí)還被用于避蚊。麥克布賴(lài)德表示,這并不與他們的發(fā)現(xiàn)相矛盾:“有可能是甲基庚烯酮在混合氣味中才會(huì)幫助蚊子確認(rèn)是人類(lèi)。但這并不意味這甲基庚烯酮越多,聞起來(lái)就更有‘人味’。”
她說(shuō):“蚊子們可能只喜歡一丁點(diǎn)甲基庚烯酮(tóng)味,太濃了就不喜歡了。這就像鹽之于人類(lèi)一樣。我們喜歡在食物里加鹽——但如果加多了,我們就不喜歡了。”

 

 

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