Cell：为何人类很难逃脱蚊子的叮咬？蚊子神经元中的冗余嗅觉受体编码是关键

当雌性蚊子在寻找人类进行叮咬时，它们会闻到我们散发到空气中的独特的混合体味。这些气味会刺激蚊子触角中的受体。科学家们已经尝试剔除这些受体，试图使蚊子无法探测到人类。

然而，即使从蚊子的基因组中敲除了整个气味感知受体家族，蚊子仍然找到了叮咬我们的方法。如今，在一项新的研究中，来自美国美国洛克菲勒大学、波士顿大学和卡弗里神经系统研究所等研究机构的研究人员发现蚊子已在它们的嗅觉系统中进化出冗余的自动防故障系统，确保它们总能闻到我们的气味。相关研究结果发表在2022年8月18日的Cell期刊上，论文标题为“Non-canonical odor coding in the mosquito”。

论文共同第一作者、洛克菲勒大学的Margo Herre说，“蚊子正在打破我们熟知的关于动物如何闻到东西的所有规则。”

在大多数动物中，一种嗅觉神经元只负责检测一种类型的气味。论文共同作者、洛克菲勒大学的Leslie Vosshall 教授说，“如果你是一个人，而你失去了一种嗅觉受体，所有表达这种受体的神经元将失去闻到这种气味的能力。”但她和她的同事们发现，针对蚊子的情况并非如此。

Vosshall说，“你需要付出更大的努力来消灭蚊子，因为剔除一种嗅觉受体是没有效果的。未来任何通过驱虫剂或其他东西来控制蚊子的尝试都必须考虑到它们对我们的吸引力是多么的牢不可破。”

论文通讯作者、波士顿大学的Meg Younger教授说，“当我们在研究人类的气味如何在蚊子的大脑中编码时，这个项目真地出乎意料地开始了。”

这些作者发现被人类气味1-辛烯-3-醇（1-octen-3-ol）刺激的神经元（下称1-辛烯-3-醇神经元）也会被胺类刺激，而胺类是蚊子用来寻找人类的另一种化学物。这是不寻常的，因为根据所有现有的动物嗅觉规则，神经元对气味的编码具有狭窄的特异性，这表明1-辛烯-3-醇神经元不应该检测到胺类。

Younger说，“令人惊讶的是，通过1-辛烯-3-醇受体和胺类受体检测人类的神经元并不是独立的群体。这可能允许所有与人类有关的气味激活蚊子大脑的‘人类检测部分’，即使一些受体丢失，也能起到自动防故障系统的作用。”

图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.07.024。

这些作者还利用单核RNA测序（snRNA-seq）来观察单个蚊子嗅觉神经元正在表达哪些其他受体。论文共同第一作者Olivia Goldman说，“这一结果使我们对受体的共同表达在蚊子中是多么普遍有了一个广泛的看法。”

Vosshall认为，其他昆虫可能也有类似的机制。约翰霍普金斯大学的Christopher Potter研究小组最近报告说，果蝇的神经元中也有类似的受体共同表达。Vosshall说，“这可能是严重依赖嗅觉的昆虫的一般策略。”

在未来，Younger及其研究团队计划揭开不同类型的嗅觉受体的共同表达的功能意义。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Margaret Herre et al. Non-canonical odor coding in the mosquito. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.07.024.