2022年03月22日 09:00
【科學快訊】
研究蚊子的科學家最近有一個出乎意料的發現。
和我們一樣，這些科學家竭力想要避免被蚊子叮咬。畢竟，被蚊子叮得滿身包讓人癢得難受，更糟糕的是，蚊子體內可以攜帶多種致病微生物，吸血過程也常常是傳播疾病的過程。
為了躲避蚊子，人類也是想過各種各樣的方法。比如開發驅蚊劑。很多驅蚊劑使用的有效成分是蚊子討厭的氣味，蚊子聞到就想避開。而且，蚊子對這些氣味特別敏感，因此驅蚊劑塗在皮膚上，還會掩蓋我們的「人味兒」——沒錯，人和其他蚊子愛叮的動物都會散發出一些特有的氣味刺激蚊子的嗅覺神經。
專門研究蚊子嗅覺的科學家Christopher J。
Potter教授就想到了一個主意：改造蚊子的嗅覺神經，會不會讓它們聞到「人味兒」也像聞到驅蚊劑一樣覺得「味兒太沖」？如果是這樣的話，蚊子不就根本不想靠近我們了嗎？
Potter教授在改造昆蟲的嗅覺系統方面頗有經驗。他在約翰霍普金斯大學醫學院（Johns Hopkins University School of Medicine）的團隊已經開發了一項技術，並在另一種依靠嗅覺搜索食物的昆蟲——果蠅身上成功做過實驗。
果蠅通過頭部、觸角和上頜觸須的嗅感受器神經元感知氣味。通過改造，研究人員在它們的嗅感覺神經元上額外「安裝」了大量氣味受體（OR）。如此一來，基於氣味受體的信號大量輸送到大腦，果蠅聞到氣味後扭頭飛走。
▲觸角也是蚊子的重要嗅覺器官，觸角毛有嗅感覺神經元，上面分布著氣味受體，可被不同的氣味分子激活（圖片來源：參考資料<1>）
參考先前的經驗，這支研究團隊著手改造雌性岡比亞按蚊（Anopheles gambiae），這些蚊子正是傳播瘧疾的罪魁禍首之一。
研究人員通過基因改造讓蚊子的嗅感覺神經元大量表達一種名為AgOR2的氣味受體，這些受體對人類和動物皮膚上的主要成分（如吲哚和苯甲醛）有反應。根據設想，人或動物發出的這些氣味分子本來只會激活特定的一小群嗅感覺神經元，現在就可以激活幾乎所有的嗅感覺神經元，應該會導致蚊子逃避過於強烈的氣味信號。
改造雖然成功了，蚊子的行為卻令研究人員大感意外。通過測量嗅感覺神經元的活動，他們發現，與設想相反，過度表達AgOR2受體的蚊子對動物氣味分子反而變得遲鈍了。
非但如此，蚊子對化學氣味分子的反應普遍降低——這意味著，那些原本讓它們難以忍受的驅蟲劑，也沒有那麼沖了？實驗結果證實了這個不妙的猜測：研究人員用常見的驅蚊劑成分（如檸檬草精油）測試蚊子對氣味的反應，發現過度表達AgOR2的蚊子變得無視驅蟲劑的存在……
▲未改造的蚊子聞到動物氣味時，觸角中的嗅覺神經元會被激活（上圖中發藍光的部分），改造後的蚊子擁有了更多氣味受體AgOR2（下圖），卻對動物氣味無動於衷（圖片來源：參考資料<1>；Sarah Maguire & Christopher Potter， Johns Hopkins Medicine）
看到這樣的結果，Potter教授說：「當實驗並沒有得到預期的進展時，通常意味著會有新的發現。」
所以研究人員又繼續對背後的分子機制進行了探索。利用RNA測序技術，他們檢查了蚊子觸角嗅覺神經元裏的基因表達。正常情況下，不同嗅感覺神經元上有不同的氣味受體，而他們發現，人為增加AgOR2後，原有的天然受體的表達量減少了95%。也就是說，與沒有經過改造的蚊子相比，過量表達氣味受體AgOR2的蚊子會以某種方式關閉其他氣味受體的基因表達，這是過去在果蠅實驗中沒有發生過的。
研究人員推測，蚊子體內可能有一種保障機制，通過調節基因的表達，確保嗅感覺神經元上只表達一種類型的氣味受體。而這種調節過程可能與蚊子嗅覺發育過程更長有關。
在他們最近發表於Cell Reports上的論文中，研究人員分析，按蚊的嗅覺系統會持續發育到羽化後的成蟲階段，此時嗅覺神經元還能基於周圍環境靈活表達不同的氣味受體，這會很有利於找到叮咬對象。
Potter教授總結說：「蚊子比我們想象的難搞多了。」不過，科學家並沒有放棄，為了讓蚊子不再喜歡「人味兒」，他們還在繼續尋找新的方法欺騙蚊子的嗅覺系統。
衷心希望科學家們早日成功！
參考資料：
<1> Sarah E。
Maguire et al。， （2022） Odorant-receptor-mediated regulation of chemosensory gene expression in the malaria mosquito Anopheles gambiae。
Cell Reports Doi： ；
<2> Surprise Findings Suggest Mosquito Odor Sensors Are Sensitive to Molecular Regulation to Avoid Insect Repellants。
Retrieved Mar。
21， 2022 from https：//www.hopkinsmedicine.org/news/newsroom/news-releases/surprise-findings-suggest-mosquito-odor-sensors-are-sensitive-to-molecular-regulation-to-avoid-insect-repellants
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