令人厌恶的化学

这位名叫西蒙哈德林顿的男子发现为什么有些人比其他人得到更多昆虫咬伤,和新的化学威慑是如何帮助战斗

随着夏季即将结束,老调的山丘和森林逐渐消失:“哎哟!你* % $ @ # !伴随着尖锐的声音自行掌掴她脖子的后面。

昆虫的叮咬可能会在旷野游客寻求宁静的诅咒,但它们不只是讨厌。蚊虫在苏格兰可能使我们的假期不舒服,但是在世界的其他地方,携带的病原体等害虫每年导致数百万人死亡通过疟疾和登革热等疾病。人类并不是唯一的受害者;牲畜也被这些昆虫传播疾病,如蓝舌病羊,并造成巨大的经济损失。

此外,有证据表明,这种情况可能会变得更糟——全球气候模式的改变可能负责这些疾病目前在世界各地看到以前不受影响。

所以问题是,我们能做些什么问题呢?答案之一是寻找更高效的为这些昆虫或驱虫剂吸引他们进入陷阱。无论如何,我们需要的是一个深刻的理解化学线索这些昆虫使用跟踪他们的受害者。

寻找线索

多年来,迈克·伯和他的同事在英国洛桑研究所生物化学部门,开展了广泛、开创性的研究理解角色和身份的化学信号,也称为semiochemicals,调节昆虫的行为。

“咬或吸血昆虫使用大量的刺激来定位一个合适的主人,”他说。这些包括热量和愿景,但嗅觉,或气味,是极其重要的——昆虫依靠能够检测semiochemicals发出的动物或人类宿主环境。”

这些semiochemicals往往是小,不稳定的亲脂性的分子,从呼吸中二氧化碳,通过更复杂的物种主要是代谢产物引起的脂质或脂肪酸代谢达到或接近皮肤的表面。这些挥发性物种的确切起源仍不清楚。我们相当多的脂质化学在我们的皮肤,而且还有待决定semiochemicals波动是由微生物降解或酶控制,”伯说。

洛桑的团队,与团队合作在阿伯丁大学的,英国进行了一系列开创性实验确定皮肤挥发物,很有趣
蚊子,更有趣的是,那些缺乏吸引力。

《连线》杂志的气味

首先,志愿者的手暴露在蚊子确定主机每个人的吸引力。然后他们被包裹在越野识途比赛生存包铝化制成的塑料薄膜(见必威体育 红利账户,2005年3月,p6)。我们通过流净化空气的志愿者和被困的挥发物气流在多孔聚合物基质中,”他解释说。这些气味分子被冲洗掉使用高纯溶剂,聚合物生产的身体本质的解决方案包含几百个化合物。

接下来是真正聪明的一部分——通过建立电生理技术,可以将微电极插入一只蚊子的天线。这些电极可以检测电活动当蚊子的气味传感器受到刺激。洛桑团队美联储身体本质的混合物进入气相色谱仪(GC)单个组件中分离出来,然后把污水水流,一半通过有线蚊子,与另一半经过火焰电离检测器。每次蚊子的天线“点燃”,随后相应的分子可能位于,确认使用GC-mass谱。

通过这种方式,他们能够发现挥发物之间的各种不同的人的形象。我们没有发现有吸引力的主机生产尤其吸引蚊子,而是缺乏吸引力主机产生干扰蚊子的东西找到一个合适的宿主的能力,”伯说。

两个主要的分子被发现负责干扰,6-methyl-5-hepten-2-one geranylacetone。“人咬生产更高水平的这些化学物质少,”他解释说。的关键是,如果你将这些化合物添加到皮肤,它们会抑制吸引力。我们相信他们有很高的潜在的用于个人保护,因为他们在生态相关工作水平,毫微克范围,它们对人体是无臭的。”

得到的消息

与此同时,约翰·卡尔森在美国耶鲁大学的实验室是做重要的进军理解昆虫嗅觉的分子基础。的气味分子检测到蛋白称为有气味的受体,“组成员Allison凯里解释道。这些受体跨细胞膜表面的神经元(神经细胞)在蚊子的天线。

当受体接触有气味的东西,有可能是某种形式的构象变化,最终导致神经元的刺激和引发的电子信号——尽管精确的细节还不清楚,”凯利补充道。我们想知道的是在第一步会发生什么——这些有气味的分子受体结合。

耶鲁团队的方法集中在蚊子的气味受体的基因代码。有关蚊子的基因可能被相关的基因在果蝇黑腹果蝇由于强烈的昆虫之间的相似之处。果蝇是一种常见的研究在2000年完全模式生物的基因组测序。

理想的蚊子可以移植到培养细胞的基因,然后将产生受体进行调查。“不幸的是,这是太难了,”凯利说。所以我们所做的是一个气味受体基因在摧毁果蝇,代之以相当于基因的蚊子,蚊子所以果蝇表达受体。

一个臭代码

这样团队成功地生产出一些50活跃的蚊子有气味的受体在果蝇模型中。他们然后能够测试小组对每个受体看到大约100挥发性化学物质的受体分子的刺激。

“我们发现,对于大多数的这些受体可以识别强配体,”凯利说。”34 50的受体中我们发现了一些面板,兴奋的受体。然后,我们发现了一个被激活的受体数量挥发物中发现人类的气味。”

但也许最重要的是有少数极其勉强调谐的受体——绑定只有少数分子,而其他人一定会或多或少很多。”更有见识的受体只绑定到一个或两个化合物,”凯利说。”几乎所有最狭隘的调谐受体是调到生物学上相关的化学物质,包括那些已被确认为人类气味的组件或其他重要的生物气味来源。我们发现5或6受体和我们认为他们可能是指导候选人蚊子对血粉主机。

例如,一个复合- 4-methylphenol强烈激活一个特定的受体。另一个受体产生吲哚的存在一个强大的反应。这两种分子在人类汗液。说他们实际上做的味道很臭,凯里,“4-methylphenol闻起来像出汗的袜子!”

这个团队现在正与昆虫行为专家合作在荷兰看到蚊子的行为是否受到他们已经鉴定出的化学物质的影响。“一种可能是,我们可以使用这些信息来发展陷阱引诱蚊子离开人类,”凯利说。或者我们可以找到一个分子,它更强烈和不可逆地结合自然有气味的东西,这可能会压倒昆虫的导航和检测系统。

现在他们已经确定了关键受体,凯莉认为可以把它们进入细胞和屏幕巨大的化学库。我们有一组目标,可以筛查新驱虫剂或掩蔽剂,”她说。

动物磁性

昆虫的叮咬传播致命疾病传染给人类和家畜。在非洲的部分地区,采采蝇寄生锥,非洲动物锥虫病牛的原因——在当地被称为那加那病。相关的寄生虫在其他种类的采采蝇造成非洲人类锥虫病,或非洲昏睡病。

国际昆虫生理学与生态学中心(Icipe)在肯尼亚,·鲍德温托特的团队使用创新技术来识别潜在的采采蝇驱虫剂打击那加那病。一种方法是分析动物的身体气味不吸引苍蝇,看它是否可以识别的分子。

这些“吸引力”的动物之一是非洲大羚羊、非洲羚羊的一种。生物测试,我们收集了来自非洲大羚羊身体洗他们在实验室和分析来确定化学成分,”托特解释道。他补充说,他们发现大量的化学物质被释放出非洲大羚羊但不是由国内的牛,并且这些组件击退采采蝇的融合团队的实验室测试。通过系统地删除单个组件的混合-策略称为减色生物测定活性的化合物是挑出。这芳香成分的合成类似物被制造和测试在实验室化验,”托特补充道。

其中一个类似物高度防水的采采蝇。测试其有效性,这是制定和安装为牛属于游牧牧民项圈。通过装备75%的牛这些项圈,Icipe科学家证明了整个羊群,牧民可以免受昆虫叮咬。

在肯尼亚西部维多利亚湖的岸边,托特的团队正在进行另一个实验,这一次对物种的采采蝇传播人类昏睡病。在非洲,大约300个疾病每年报告的000例。药物用于治疗这种疾病是老年人,很难管理,导致衰弱的副作用。在东非,90%的血被这个物种的采采蝇来自巨蜥,”托特说。这表明强烈的气味从这个蜥蜴吸引这些苍蝇。和他在一起的组在洛桑和利物浦热带医学学院的一个小组在英国,Icipe寻求识别相关的分子线索蜥蜴开发引诱剂的鱼饵和驱虫剂的这个物种的飞翔。

跳动的避蚊胺

研究的一大焦点驱虫剂是找到替代的最有效的日期、避蚊胺-N, N二乙基-元自身。化合物是高效的,但有一个不愉快的气味,和关注了对其可能的健康和环境的影响。

多年工作假设避蚊胺通过阻断昆虫的气味受体,但几年前Leal沃尔特的实验室加州大学戴维斯,我们表明,避蚊胺占据特定的受体,产生一个真正的厌恶反应在动物。“我们发现蚊子能闻到避蚊胺,他们远离它,“诚实的说。“避蚊胺不屏蔽主机或干扰昆虫的气味的感官。蚊子不喜欢它,因为它闻起来坏。”

使用电生理技术,研究人员寻找潜在的化合物可以位置旁边的一个电极这种受体和测试多大的排斥反应的分子产生如果他们绑定到它。

找到避蚊胺替代另一种方法是看避蚊胺的化学特性,使新化合物包含这些关键功能。betway必威游戏下载大全这是路线采取的乌尔里希伯尼尔在佛罗里达州的美国政府的农业研究服务。伯尼尔的团队已经作为一个起点,美国农业部的驱虫剂的数据库积累了在过去的60年,包含40多000的活动评估的结构。识别小说结构与潜在的排斥性,研究人员使用了一种人工神经网络,计算机程序可以被训练识别模式在大型、复杂的数据集。

团队研究了两类化合物分子结构类似于避蚊胺,N-acylpiperidines和甲酰胺。通过训练神经网络识别有效的驱虫剂,然后系统呈现成千上万的小说结构,它可以选择那些预测高活动。

系统提供一些好的领导,伯尼尔说。甲酰胺的
(E)- - -N环己基-N-ethyl-2-hexenamide为例,证明了坚持很长的时间在比避蚊胺分析——一个重要的考虑局部令人厌恶。然而,为了获得一个好的经验法则的结构需要强有力的驱虫剂被证明是一个挑战。很难找到模型相关的化学结构功能时持续时间的排斥性,”伯尼尔说。“我仍然相信,我们可以提出一个公式与结构函数通过使用这些方法,这就需要足够的训练集。

不过有一点是明确的,无论我们发现第二批驱虫剂和昆虫的陷阱,他们会有一个更重要的角色不仅仅是保持快乐的露营者。

这位名叫西蒙哈德林顿的男子是一个基于科学作家在纽约,英国