和煩人的蚊子說“拜拜”!華人團隊揭秘驅蚊劑的防蚊原理
2021年06月14日11:00

  本文轉自學術經緯

  隨著夏天的到來,你是不是聽到熟悉的“嗡嗡”聲就下意識想起蚊子包帶來的瘙癢感呢?許多人也開始囤積驅蚊劑“備戰”。別小看驅蚊劑的作用,比起止癢,最重要的是,它們能讓蚊子在靠近皮膚前就自動逃開,從而預防由蚊子傳播的各種疾病。

  令人驚訝的是,儘管人們已經使用驅蚊劑多年,關於驅蚊劑有一個重要問題,卻一直沒有人知道確切的答案:大部分驅蚊劑究竟是怎麼讓蚊子“落荒而逃”的?

  直到最近,杜克大學(Duke University)Ke Dong教授帶領的研究團隊,在Nature Communications上發表的一篇新研究,終於找到了一部分答案。研究人員弄清楚了蚊子如何能聞出空氣中漂浮的微量除蟲菊素(pyrethrum)——很多驅蚊劑使用的有效成分。蚊子十分討厭這種氣味,而且對這種氣味非常敏感,很小的劑量也能立刻聞到。

  除蟲菊素是一種植物提取物,提取自某些菊花種類的乾花和壓花。它也是已知的最古老的殺蟲/驅蟲劑之一,數百年被人們用來驅趕蚊蟲。除蟲菊素在陽光下很快就會分解,而且不易通過皮膚吸收,因此一直被認為是適合兒童和寵物使用的安全選擇之一。

  科學家之前就知道除蟲菊素對蚊子有毒,它的原理是結合昆蟲神經細胞中的微小孔隙,一旦接觸,迅速麻痹蟲子。但有趣的是,在低濃度時,除蟲菊素並不是通過直接殺死蚊子來保護皮膚免受叮咬,而是能夠在蚊子叮咬前防止蚊子在皮膚上“著陸”。

  那麼,蚊子到底是如何檢測和避開除蟲菊素的?除蟲菊提取物中又是哪些化學成分趕走了蚊子?這項新研究回答了這些問題。

  在這篇研究論文中,研究人員讓誌願者把手放在一個裝有50只饑腸轆轆的埃及伊蚊(Aedes aegypti)的小籠子裡。誌願者的手上戴了一種特製的橡膠手套,背面有一個窗紗,通過鬆散的網眼,向蚊子散發讓它們無法抗拒的熱量和人體香氣。不過,手套頂層構成的屏障讓蚊子無法叮咬。

  正常情況下,蚊子會迅速包圍過來試圖叮咬。但當最靠近皮膚的網眼底層用除蟲菊素處理後,蚊子就對手失去了興趣。這證實蚊子不必湊近皮膚或衣物,在沒有嚐到或接觸到除蟲菊素之前,就能探測到除蟲菊素的存在並立刻遠離。

  下面的問題接踵而至,蚊子是怎麼察覺除蟲菊素的呢?是因為嗅到了氣味嗎?

  蚊子的嗅覺能力來自其觸角和口腔部分的神經細胞特殊受體。一旦空氣中流動的氣味分子刺激這些受體,蚊子的神經細胞就會向大腦發送信息,從而識彆氣味。為了弄清楚蚊子怎麼識別除蟲菊素的氣味,研究人員將微小的電極絲安裝到覆蓋蚊子觸角的小毛上,並測量了它們對含有除蟲菊素和其他驅蚊劑釋放的化學物質噴霧的電反應。

  用這種方法,研究團隊精確定位了蚊子觸角中一種名為“Or31”的氣味受體,可以被除蟲菊素中一種叫做“EBF”(E-beta-法尼烯)的成分特異性地激活。

  他們發現,除蟲菊素的兩種成分“除蟲菊酯”(pyrethrins)和EBF共同作用,能夠產生一種讓蚊子特別討厭的氣味。當它們結合在一起時,即使是每百萬空氣分子中只有不到5個氣味分子這樣的微小劑量,也能使蚊子立刻“落荒而逃”。

  除了埃及伊蚊,研究團隊還在另外6種蚊子中發現了Or31氣味受體,其蛋白序列驚人地相似,意味著除蟲菊素對蚊子的作用可能是廣泛的。

  研究人員指出,蚊子對各種驅蚊劑的耐藥性正在越來越強,我們需要尋找對抗它們的新方法。這項新研究有望幫助研究人員開發出新的廣譜驅蚊劑,阻止蚊子叮咬並傳播疾病。讓我們拭目以待新的“戰蚊武器”!

  參考資料:

  [1] Liu, F。, et, al。 (2021)。 A dual-target molecular mechanism of pyrethrum repellency against mosquitoes。 Nature Communications, 12(1)。 https://doi.org/10.1038/s41467-021-22847-0

  [2] How One Of The Oldest Natural Insecticides Keeps Mosquitoes Away。 Retrieved May 11, 2021, from https://today.duke.edu/2021/05/how-one-oldest-natural-insecticides-keeps-mosquitoes-away

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