和烦人的蚊子说“拜拜” 华人团队揭秘驱蚊剂的防蚊原理

摘要:

随着夏天的到来,你是不是听到熟悉的“嗡嗡”声就下意识想起蚊子包带来的瘙痒感呢?许多人也开始囤积驱蚊剂“备战”。别小看驱蚊剂的作用,比起止痒,最重要的是,它们能让蚊子在靠近皮肤前就自动逃开,从而预防由蚊子传播的各种疾病。

令人惊讶的是,尽管人们已经使用驱蚊剂多年,关于驱蚊剂有一个重要问题,却一直没有人知道确切的答案:大部分驱蚊剂究竟是怎么让蚊子“落荒而逃”的?

直到最近,杜克大学(Duke University)Ke Dong教授带领的研究团队,在Nature Communications上发表的一篇新研究,终于找到了一部分答案。研究人员弄清楚了蚊子如何能闻出空气中漂浮的微量除虫菊素(pyrethrum)——很多驱蚊剂使用的有效成分。蚊子十分讨厌这种气味,而且对这种气味非常敏感,很小的剂量也能立刻闻到。

除虫菊素是一种植物提取物,提取自某些菊花种类的干花和压花。它也是已知的最古老的杀虫/驱虫剂之一,数百年被人们用来驱赶蚊虫。除虫菊素在阳光下很快就会分解,而且不易通过皮肤吸收,因此一直被认为是适合儿童和宠物使用的安全选择之一。

科学家之前就知道除虫菊素对蚊子有毒,它的原理是结合昆虫神经细胞中的微小孔隙,一旦接触,迅速麻痹虫子。但有趣的是,在低浓度时,除虫菊素并不是通过直接杀死蚊子来保护皮肤免受叮咬,而是能够在蚊子叮咬前防止蚊子在皮肤上“着陆”。

那么,蚊子到底是如何检测和避开除虫菊素的?除虫菊提取物中又是哪些化学成分赶走了蚊子?这项新研究回答了这些问题。

在这篇研究论文中,研究人员让志愿者把手放在一个装有50只饥肠辘辘的埃及伊蚊(Aedes aegypti)的小笼子里。志愿者的手上戴了一种特制的橡胶手套,背面有一个窗纱,通过松散的网眼,向蚊子散发让它们无法抗拒的热量和人体香气。不过,手套顶层构成的屏障让蚊子无法叮咬。

正常情况下,蚊子会迅速包围过来试图叮咬。但当最靠近皮肤的网眼底层用除虫菊素处理后,蚊子就对手失去了兴趣。这证实蚊子不必凑近皮肤或衣物,在没有尝到或接触到除虫菊素之前,就能探测到除虫菊素的存在并立刻远离。

下面的问题接踵而至,蚊子是怎么察觉除虫菊素的呢?是因为嗅到了气味吗?

蚊子的嗅觉能力来自其触角和口腔部分的神经细胞特殊受体。一旦空气中流动的气味分子刺激这些受体,蚊子的神经细胞就会向大脑发送信息,从而识别气味。为了弄清楚蚊子怎么识别除虫菊素的气味,研究人员将微小的电极丝安装到覆盖蚊子触角的小毛上,并测量了它们对含有除虫菊素和其他驱蚊剂释放的化学物质喷雾的电反应。

用这种方法,研究团队精确定位了蚊子触角中一种名为“Or31”的气味受体,可以被除虫菊素中一种叫做“EBF”(E-beta-法尼烯)的成分特异性地激活。

他们发现,除虫菊素的两种成分“除虫菊酯”(pyrethrins)和EBF共同作用,能够产生一种让蚊子特别讨厌的气味。当它们结合在一起时,即使是每百万空气分子中只有不到5个气味分子这样的微小剂量,也能使蚊子立刻“落荒而逃”。

除了埃及伊蚊,研究团队还在另外6种蚊子中发现了Or31气味受体,其蛋白序列惊人地相似,意味着除虫菊素对蚊子的作用可能是广泛的。

研究人员指出,蚊子对各种驱蚊剂的耐药性正在越来越强,我们需要寻找对抗它们的新方法。这项新研究有望帮助研究人员开发出新的广谱驱蚊剂,阻止蚊子叮咬并传播疾病。让我们拭目以待新的“战蚊武器”!

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