Nature:为什么有些人就喜欢招蚊子咬?就是爱你“香”!

2022-06-19 转化医学新前沿 奇点网

人类皮脂中的两种化学物质(癸醛和十一醛)可以激活蚊子触角中的特殊嗅小球,从而帮蚊子精准定位人类。

转眼间又到了夏天,不知道有多少人和奇点糕一样,独得蚊子恩宠,明明大家都坐在一起,蚊子却偏偏精准定位到了我身上。这不禁让奇点糕好奇,蚊子到底是根据什么寻找食物的呢?在蚊子的世界里,我们又有什么不同呢?

近期,来自美国普林斯顿大学的赵志磊及其研究团队在《自然》上发表了一项研究成果[1],他们发现,人类皮脂中的两种化学物质(癸醛和十一醛)可以激活蚊子触角中的特殊嗅小球,从而帮蚊子精准定位人类。

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论文首页截图

在物种进化的过程中,有的蚊子并非要吸人血才能活下去,而有的蚊子却逐渐演变成只叮咬人类的物种,例如今天的主角,遍布于世界各地的埃及伊蚊(就是我们能看到的大花蚊子)。

既往研究发现,不同生物散发出的气味会影响蚊子的口味偏好,但关于人类的气味为什么会让埃及伊蚊趋之若鹜,以及埃及伊蚊的嗅觉系统又是如何区分这些味道的,目前还不清楚。

为了解答以上问题,研究人员先是收集了人类和动物身上的气味进行分析,然后再测试埃及伊蚊对这些气味的反应。

先来说气味。研究人员建立了一套气味收集装置,将人或动物(含毛发)密封起来,然后向密封装置里吹空气,以便这些气味分子会被吸附在收集管上,之后研究人员只要加热收集管,气味就会被短时间释放,最后导向埃及伊蚊,让它们识别就可以了。

为了更好地收集气味,小型的动物被整只放进收集装置,体型大一点的动物(如绵羊和狗),需使用25g毛发水浴加热。至于人身上的味道,则需要一点“自我牺牲”,在几天不洗澡后,脱光衣服的研究人员要躺在一个透明的通风袋里,待上2个小时。

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气味收集装置

接下来,研究人员开始测试埃及伊蚊的大脑对这些气味的反应。为了将这一过程可视化,研究人员利用CRISPR-Cas9在埃及伊蚊感觉神经元受体上插入了GCaMPf(一种钙离子荧光蛋白)基因序列。当用双光子显微镜观察时,研究人员就可以清楚地看到有哪些神经元在接受气味时被点亮了。

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基因编辑后,埃及伊蚊大脑中的荧光反应

原本,研究人员以为这一过程要调动埃及伊蚊初级嗅觉脑区的很多嗅小球,可让人意外的是,只有3个嗅小球参与了人类和动物的气味筛选过程。它们分别是只能被人类气味激活的嗅小球H,只能被动物气味激活的嗅小球A,以及可以被人和动物气味同时激活的嗅小球B,但只有嗅小球H和嗅小球B与人类气味相关联。

哪怕后续增加多种人类或动物的气味样本,得到的结果都是一样的。也就是说,蚊子的大脑在用一种非常简单的方式区分人和动物。

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不同气味激活的脑区3D展示,绿色:嗅小球H区域,橙色:嗅小球A区域,蓝色:嗅小球B区域

随后,研究人员又分析了人类和动物身上气味的不同之处。

将人类和不同动物皮肤分泌物和表皮细菌分泌物的成分做了全面检测后,研究人员发现,人和动物皮肤上携带的气味种类几乎是一模一样的,只是主要成分略有不同[2]。分析显示,与动物相比,人类身上气味中的长链醛类,如癸醛、十一醛的含量明显更高,造成这样的原因是在漫长的进化中,人类学会了衣以蔽体,逐渐抛弃了厚厚的皮毛,把娇嫩的皮肤直接暴露于空气中。为了保护表皮,人类皮肤会分泌一些特殊的物质,而前面提到的长链醛类就是这些分泌物在空气中的氧化产物。

现在人类和动物身上气味的不同之处找到了,可埃及伊蚊是不是通过这些化学物质区分人类,还是很让人疑惑。

为了验证这一猜想,研究人员利用人类身上的11种气味组合稀释,放到埃及伊蚊所在的装置中后发现,当醛类碳链越长时,嗅小球H的兴奋性越高。此外,癸醛和十一醛可以引起嗅小球H强烈而持久的兴奋。这也说明,蚊子就是根据这些人体特殊的分泌成分来判断自己面前的生物是不是人类的。

那么是不是我们分泌的癸醛和十一醛越多,就越能成为埃及伊蚊叮咬的对象呢?

理论上是。但当研究人员人为地将两种分子的混合物送到风洞中后,随着通入气味的浓度增加,埃及伊蚊寻找气味的能力呈现先增加后下降的趋势,在1/5x浓度时达到峰值。这说明,两种醛太少或者太多,蚊子都不喜欢,真正吸引蚊子的都是那些味道刚刚好的人。

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当人类气体浓度达到1/5x时,蚊子对气味的跟踪将会达到峰值

根据这个研究结果,吸引蚊子这件事看来和自己与生俱来的特征有关,受不受蚊子欢迎,也是要看基因——你是不是那个“味道刚刚好”的人类。但好在蚊子选择食物的方式并不复杂:嗅小球H激活,是个人类,嗅小球A激活,不是人类。

这样一来,科学家们就可以利用这种特性达到防蚊的效果,比如可以研发一种模拟动物气味的喷剂,掩盖掉人类的气味,让埃及伊蚊误以为我们是动物而离开。还有一种思路是,研发一种以癸醛和十一醛为诱饵的诱捕装置,将埃及伊蚊吸引进去。

据悉,该研究团队已经申请了以气味混合原理为基础的诱捕技术专利,期待在不久的将来,我们可以通过这样的方式有效避开蚊子的GPS。

癸醛到底是什么味?癸醛天然存在于许多天然精油中。例如在柠檬草油、柑橘 油、橙花油、针叶油及某些松节油里均曾发现过。 感官特征:具有渗透、极强烈、甜醋、似橙皮的香气,高度稀释后具新鲜、像柑橘皮香气,仅仅在5mg/Kg以下时,才感到舒适的香味。癸醛有 强烈的醛香香气,稀释时有甜橙和橘子香气,并略带油脂气息。

十一醛在稀释状态时有玫瑰香;花香;水果香和甜橙的香气,用作花香香精抽变调剂,用于化妆品;

所以,也许用一些香水可能会扰乱蚊子的感觉了。

作者:奇点网

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