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为什么，蚊子永远能找到你？

蚊子


为什么，蚊子永远能找到你？

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图片来源：Pixabay
人类想骗过蚊子的嗅觉 ， 没那么简单 。
撰文 | 栗子
审校 | 二七
波士顿大学的生物学家梅格·杨格（Meg Younger） ， 在实验室养了许多蚊子 。
它们生活在一个大大的培养箱里 ， 环境温度保持在25℃-28℃ ， 温暖如春 。整个空间就像一座“蚊子旅社” ， 被分隔成了许多房间：每间的面积约为1平方英尺（不到1000平方厘米） ， 有100多只蚊子同住 。
当杨格博士朝着其中一个房间吹口气 ， 里面的住客就兴奋起来 。原本在休息的蚊子开始狂野地飞舞 ， 过程要持续几分钟 。这样的景象在杨格博士眼中毫不陌生 ， 毕竟人类呼出的二氧化碳和自带的体味 ， 对蚊子来说本就意味着食物的所在 。
蚊子依靠人类的血液生存和繁衍 ， 循着嗅觉线索找到我们也是它们与生俱来的能力 。科学家一直想方设法破坏这种能力 ， 让蚊子不再被人类的气味吸引 ， 但就算去掉一整个基因家族编码的嗅觉受体 ， 它们仍然能凭借某些线索找到人类 。
如今 ， 杨格博士和小伙伴们终于发现 ， 蚊子的嗅觉系统和从前想象的不一样 。它们在历史长河中 ， 演化出了一套精密的“防故障系统” ， 切断一条路还有别的路 。想要阻止蚊子找到我们 ， 一点也不容易 。
它没遵守一对一的“规矩”
蚊子的嗅觉神经元（olfactory sensory neuron）大多在触角上 ， 也有一部分在下颚须（maxillary palp） 。
这些神经元中会有各种各样的受体 ， 用来探测外界的化学线索 。而那些受体又可分为三大类：气味受体（odorant receptor ， OR）、离子型受体/离子通道型受体（ionotropic receptors ， IR）以及味觉受体（gustatory receptor ， GR） 。虽然 ， GR主要负责味觉感知 ， 但二氧化碳这个对蚊子而言十分关键的寻人线索 ， 也要靠GR来检测 。
当特定的气味袭来时 ， 相应的神经元会变得兴奋 ， 并把消息传递至嗅小球（olfactory glomeruli） 。科学家曾经在脊椎动物当中发现 ， 嗅觉系统十分“专业化” 。通常 ， 每个嗅觉神经元只表达一种受体 ， 只与一组化学物质结合 ， 检测一种特定的气味 。而表达相同受体的那些神经元 ， 又会把信号传递给同一个嗅小球——这样一来 ， 一种动物感知化学线索的受体有多少种 ， 体内嗅小球的数量大致也会有多少个 。
为什么，蚊子永远能找到你？

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传统的嗅觉系统中 ， 一个嗅觉神经元（如图中灰色圆形）通常表达一种受体（如图中红色、蓝色或紫色方块） ， 检测一种气味 ， 并投射到相应的嗅小球（如图中红色、蓝色或紫色圆形）（图片来源：原论文）
后来又有研究者发现 ， 不光是脊椎动物 ， 许多昆虫同样满足这条规律 。比如 ， 西方蜜蜂（Apis mellifera）体内的气味受体（OR）和离子型受体（IR）加起来大约180种 ， 嗅小球则有160个左右；在烟草天蛾（Manduca sexta）身上 ， 这两大类受体共有60种左右 ， 对应着约70个嗅小球；而黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）有约60种相关受体 ， 对应约55个嗅小球 。
那么 ， 蚊子体内的嗅觉受体种类 ， 也会和嗅小球的数量相近吗？杨格博士和小伙伴们发现 ， 在埃及伊蚊（Aedes aegypti）的身体里 ， 化学感受受体的种类 ， 是嗅小球数量的两倍以上 。数字明显不匹配 ， 这让科学家感觉到蚊子的嗅觉系统与众不同 ， 人类气味难以骗过蚊子的原因可能也藏在其中 。
化学感受受体的种类 ， 远多于嗅小球的个数 ， 要么是一个嗅觉神经元表达了多种受体 ， 要么是几组表达不同受体的神经元 ， 都汇聚到了同一个嗅小球上 。为了确认哪一种才是真实情况 ， 研究者设计了下一步实验 。


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