映射的蚊子

每分钟有一名儿童死于疟疾在非洲,根据世界卫生组织。这种疾病是通过蚊子传播,到目前为止最有效的方法减少其破坏性影响强烈的农药的使用,包括滴滴涕(DDT),它被列为持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》。

冈比亚疟蚊的蚊子携带吗疟原虫导致疟疾的寄生虫,而埃及伊蚊主机登革热病毒,这是一个日益严重的问题。令人担忧的是,疟疾寄生虫已经开始对现有杀虫剂产生抗药性,和抗疟药物耐药菌株预计扩散。

最近的遗传学和先进的分析技术的进步导致了巨大的飞跃了解蚊子找到他们的人类宿主。这些复杂的感官上点亮一盏明灯途径带来的可能性,设计更有效的蚊子驱虫剂和引诱剂(吸引到陷阱)。

嗅探我们

蚊子的一个主要弱点,可以利用:依靠嗅觉来搜寻出人类的血液。二氧化碳是一个关键的诱食剂。如果blood-hunting蚊子感官的羽流气体,它会迅速追踪人类的来源,由于身体热量和汗水和皮肤中的化学物质,如1-octen-3-ol和乳酸。

他们都有配备感官设备嗅嗅。头上是两双高度敏感的器官:长,羽毛类天线和较短的突出的结构称为上颌的触须。天线和触须都覆盖着感觉头发感觉器,每一个都包含嗅觉神经细胞或神经元,大脑发送信号到蚊子。这些神经元包含蛋白质激活特定的化学物质称为嗅觉受体。

很多蚊子传感的理解来自果蝇果蝇在2000年,这是著名的基因组测序。蚊子目前已知有三种类型的嗅觉受体,应对化学品:有气味的受体,味觉受体和ionotropic受体。有气味的受体,也被称为调优受体,是特制的,这样特定的化学物质,如酯、醛、酮和醇,可以绑定到它们。下颚须感觉器的味觉受体激活二氧化碳,让蚊子来检测气体的能力在人类呼吸在超过30米开外。ionotropic受体特征不是很好但它是认为他们感觉挥发物如羧酸、氨和胺。

造成混乱

大部分的嗅觉神经元表达131有气味的受体之一,它与一个合作嗅觉感受器受体(Orco)。重要的是,Orco控制气味受体的运动感觉神经元的膜,这样他们就可以开始工作搜寻气味的化学物质。有气味的受体和Orco一起构成odour-gated离子通道、开放当受体被激活时,允许离子流动,因此发送信号到大脑。

Orco受体是最非常保守的蛋白质,我们看到在自然界中,”说Laurence Zwiebel分子从范德比尔特大学昆虫学家,纳什维尔。如果您对优化设计一种药物或化学气味受体,它只会工作为有限数量的物种,因为他们是非常不同的。在每个昆虫Orco是相同的。是一个目标insect-specific和没有找到任何其他动物。

在工作的部分比尔和梅林达•盖茨基金会,主要的目标Orco集团已确定的化学物质。2011年,主要内容和他的同事利用基因工程将蚊子有气味的受体插入人类胚胎肾细胞,然后检查他们对商业图书馆100000小分子通常用于药物开发。一种化合物,现在叫范德比尔特大学变构受体激动剂或VUAA1,站在那里。¹

从那时起我们改善了VUAA1一点。这对Orco仍然是唯一已知的受体激动剂,主要说。他描述了分子“混淆”而不是防水的,因为蚊子仍然接其它信号如体温。的想象,我喊到电话你。即使你的视觉功能,即使你可以闻到,我大喊大叫会排斥你,”他说。过度刺激的行为反应,无论是我喊下电话你,或进入电梯的人穿了太多的香水,是:我想离开。的目标是设计一个新一代的基于嗅觉系统超载的驱虫剂。我们知道VUAA1有能力打开有气味的受体在每个昆虫我们已经尝试,不仅仅是蚊子,”主要内容说。

至于比尔和梅林达•盖茨基金会而言,一个成功的产品也需要一个赚大钱的行业。化学像VUAA1,可能排斥所有的昆虫,无疑将举行行业的吸引力。利润将确保产品可以为预防疟疾提供很少或没有成本,主要解释道。首先,VUAA1需要进行毒性试验。产品开发的科学家还需要解决如何制定复合,使其有效的喷雾,他补充道。

解决人际关系

其他组织专注于改善我们Orco受体本身的理解,以揭示了蚊子的技巧。因为Orco总是发现在一个复杂的气味受体蛋白,它可能缺乏受体将无法预期,蚊子猎物。

为了测试是否适用,神经生物学家莱斯利Vosshall的美国洛克菲勒大学的团队,创造了和研究登革病毒携带埃及伊蚊蚊子与突变Orco基因。²

不再孤立的神经元对气味的化学物质如1-octen-3-ol当突变蚊子的严酷的选择提出了一个充满人体气味的尼龙袜或一个未经处理的,他们没有真正的偏好。在二氧化碳的存在,然而,蚊子被吸引到臭袜子,这表明活化二氧化碳受体为传感蚊子其他化学物质。

深入剖析受体之间的复杂关系,Vosshall的团队还创建了蚊子的二氧化碳受体突变基因的复杂。正如所料,突变导致下颚须神经元无法应对天然气。突变的蚊子没有野生蚊子一样的反应,身体热量,研究人员表明,二氧化碳检测热量增加吸引力和刺激食血的行为。

如果你把蚊子检测二氧化碳的能力,他们似乎仍然能够整合其他线索,如人类的气味和热量,”康纳McMeniman说干净水边的实验室博士后。这个团队现在正做一个double-mutant蚊子缺乏意义上二氧化碳的能力以及主要人类气味,然后观察行为的后果。

“我们正试图用遗传学找出哪些基因驱动蚊子行为和理解化学线索,“McMeniman说。他预计,这项工作可能对了解蚊子产生巨大影响感知人类也预测,发现可能适用于任何吸血昆虫,臭虫虱子和跳蚤。

洛克菲勒团队并不是专注于将这些突变蚊子释放到野外然而,不仅仅是因为他们的受损感官技能将限制生存。如果我们可以有一个基本了解蚊子的气味,那么可能我们可以想出新的方法来病房他们远离我们,‘McMeniman预测。这包括改进的诱惑和陷阱从人类距离蚊子。

闻起来好

在昆虫学部门的加州大学河滨分校,Anandasankar雷的团队表明,二氧化碳受体也可以接的身体气味。³此前认为下颚须的神经元只能检测二氧化碳。使用显微镜和电极插入到蚊子的眼睛(作为参考)和下颚须的感觉器,该小组已经能够感觉器内的神经元的活动记录。

令他们吃惊的是,他们发现,接触到脚气味导致神经元火没有二氧化碳。他们还发现,A.aegypti蚊子都远不及皮肤气味吸引没有二氧化碳当他们关闭二氧化碳受体。

后发现二氧化碳受体的双重角色,研究者决定专注于发现可以阻止或激活他们的气味。他们猎杀结构特点激活受体的化学物质,包括丁醛和丁酸,然betway必威游戏下载大全后在500000年硅化合物筛选确定合适的配体。

他们发现的化学物质通常存在于自然产品和最重要的是“味道好”,他们说。他们特别强调两种化学物质:丙酮酸乙酯与独特的焦糖,香料化学/朗姆酒味道;和环戊酮有薄荷味的食品添加剂。在测试中,丙酮酸乙酯抑制二氧化碳受体,减少蚊子的吸引人的手臂,而环戊酮作为引诱剂,增加手臂的吸引力。

接受自然界的暗示,

工厂也提供化学物质可以吸引还是排斥蚊子和非洲的一些地区使用成熟的水果和糖鱼饵开花植物捕捉害虫。然而这些鱼饵有限,区域植物产品,说·鲍德温托特国际昆虫生理学与生态学中心在内罗毕,肯尼亚。相反,他正在结合个人的植物化学物质,以诱捕蚊子。⁴29个已知植物中化学物质吸引蚊子,包括酚类、醛类、醇类、酮类和萜烯。与团队合作从美国和德国,托特最近挑出6行为活跃的植物性化合物和测试组合的陷阱在肯尼亚西部地区疟疾。植物气味表现良好。氧化芳樟醇甜,植物的化学,是最吸引蚊子,比穿袜子。不像动物诱饵,芳樟醇氧化物氧化相当稳定,可以用于长期在非洲的偏远村庄疟疾流行的陷阱,表明托特。

这项工作我们的终极目标是识别植物高度对蚊子的吸引力和使用这些植物综合矢量控制规划通过农村社区发展他们在他们的家园,”托特解释道。植物可以喷洒杀虫剂有针对性的方式,他补充道。

全局视图

与许多感觉蚊子不轻易击败,说克里斯托弗·波特,巴尔的摩约翰霍普金斯大学的神经科学家。与约翰霍普金斯医学研究理事会的资助,他开始一个项目进入蚊子的大脑,使用工具,他开发了视图在果蝇的感官活动。

与其他刺激的气味混合在一起的时候更有吸引力等热或二氧化碳。我们想同行在蚊子的大脑,看看我们可以想象时高度激活的大脑区域混合使用的刺激,”他解释说。

而其他研究观察单个神经元受体如何应对气味,团队将专注于主要嗅觉组织器官,大脑的触角叶。首先,使用Marcelo jacobs - lorena来自约翰霍普金斯大学公共卫生学院,波特的团队将创建冈比亚按蚊转基因蚊子,包括钙指标在不同的嗅觉的大脑区域。这些指标包括绿色荧光蛋白和团队将使用双光子激光扫描显微镜监控它。我们将减少蚊子表皮,露出的一个小窗口的一部分大脑,给生活蚊子刺激(热、气味、二氧化碳),看看哪些部分大脑的反应,”波特解释道。

他们希望获得更多的全局视图的蚊子如何回应同时跟踪所有的气味受体神经元,他说。可能是不同的嗅觉感受器神经元将触角叶的互动,增强彼此的反应,或相互抵消。不是可以看到的化学研究,但只有通过进入大脑的蚊子,看到大的大脑区域如何应对不同的感官刺激。

这项工作将在与雷系。波特说,“这是一个令人兴奋的方面。我们可以使用化学物质被雷的团队,看看那些是大脑改变蚊子的嗅觉信号。的团队可以研究化学物质如何改变嗅觉信号引起的其他人体气味和研究大脑如何回应这些化学物质的热量,他补充道。

这些跳跃在理解承诺新工具在对抗疟疾和登革热。他们还强调蚊子传感的复杂性。主要内容有一个悬而未决的问题列表,通过使某些蚊子寻找任何其他人类血液。如果我们能回答这个问题,我们可能真的得到的地方。