一项新的研究表明,蚊子(埃及伊蚊)嗅觉系统包括“不过”,最大化昆虫嗅出人类的能力。
人类的鼻子,闻起来是脆弱的东西。后,谁失去了嗅觉能力感染SARS-CoV-2将证明,这至关重要的意义可以改变或消失没有警告。有一个生物机制支撑这种微妙的情况;感觉神经元负责检测气味基本上每神经元有一个气味的气味汇。这些神经元通过蛋白质检测气味受体——一个受体的损失将意味着所有神经元特殊受体的气味将失去他们的检测能力。
蚊子的崎岖的嗅觉
相比之下,一只蚊子的嗅觉是崎岖和健壮;我们的鼻子的细长的人力车的装甲坦克。雌蚊使用这些强大的鼻子嗅出人体的气味——狂欢的混合挥发性化学物质使他们能够找到并以血液为食。血消费是蚊子繁殖周期的一个重要组成部分,所以这些错误有一个进化的理由使他们的嗅觉难以抑制,但机制仍然难以捉摸。
研究人员将基因组学工具箱为了噱头蚊子嗅觉,解释道Margo Herre博士论文的第一作者和研究人员莱斯利·沃萨尔的洛克菲勒大学的实验室。“以前在我们的实验室工作试图“打破”蚊子嗅觉通过变异缺乏某些家族的蚊子嗅觉受体,但这些突变蚊子仍然能够找到和叮咬人类,”Herre说。
Herre新的研究揭示了为什么那些先前的努力失败:蚊子鼻子有重写规则手册如何气味传感功能。字段的教条之前已经建立了许多模型研究动物,如老鼠和果蝇,气味相同的“一个odor-one受体”结构,我们使用。但蚊子的基因组中发现的线索,Vosshall的实验室暗示一个不同的安排。而在大多数昆虫嗅觉受体表达的比例匹配的肾小球数量——球形结构,接收来自嗅觉神经的感觉输入,蚊子,Herre比肾小球和她的同事注意到更多的受体。
“不过”保护蚊子的气味检测
研究人员使用一种CRISPR-based基因组工具标签蚊子嗅觉神经元和检测技术的结合的表达基因转录。这些表明,蚊子嗅觉系统创建了一个“不过”,与单个神经元表达多个化学受体,使他们保持受体的功能,即使一个家庭受损。系统“的表现完全不同”传统的气味检测系统,Herre说。如果我们的嗅觉神经元就像1950年代电视,依赖一个脆弱的天线来接收数据,蚊子神经元完全配备卫星,有线电视和Netflix,能够承受任何个人服务的损失。
这对我们了解昆虫的影响感知周围的世界可能是鲜明的,说克里斯托弗·波特博士,神经科学副教授约翰·霍普金斯大学医学院的。波特的实验室一直在进行一个类似的果蝇的分析,黑腹果蝇。波特的研究小组最近发表了一份研究显示,果蝇同样的冗余机制现在发现蚊子。“它颠倒了。我们认为我们知道昆虫嗅觉神经元,”波特说。
“我认为这是令人兴奋的,”他继续说道,“因为这意味着昆虫嗅觉神经元有潜力成为比此前认为的更加可塑的,适应性强。”
波特预计,摆脱了“一个odor-one受体”教条的限制,他将开始出现的新方法,昆虫利用复杂的味道。至于最大的问题——我们如何阻止蚊子将休闲徒步旅行变成偏执狂,Raid-drenched折磨?——Herre表明新发现至少会一点未来的研究在正确的方向上:“现在我们知道蚊子神经元表达多种类型的受体,我们可以开始了解为什么蚊子吸引人类如此牢不可破。这些发现可能在未来通知驱虫剂的设计。”
参考陆:高盛OV Herre M T et al。非规范气味编码的蚊子。细胞。2022;185:1-20。doi:10.1016 / j.cell.2022.07.024
