编年史'évolution

蚊子如何发现您

与流行的看法相反,当雌性蚊子去寻找温血的猎物时,吸引它们的并不是身体的热量...

赫尔夫é Le Guyader 对于科学N°516
雌蚊冈比亚按蚊

疟疾,按蚊的主要媒介 (冈比亚按蚊)是蚊子中研究最多的蚊子之一:基因组,遗传学和种群动态,行为,繁殖...早就知道,雌性需要喝血粉以获得其成熟所需的蛋白质。卵但是这种昆虫如何发现它的猎物?它一起使用了几个条件: 气味分子,二氧化碳(CO2), 体温。

CO受体2 气味是已知的:使用经典分子生物学技术,美国洛克菲勒大学的莱斯利·沃斯哈尔(Leslie Vosshall)和美国耶鲁大学的约翰·卡尔森(John Carlson)的研究小组分别在2007年和2010年。但是,这些技术仍然无法接近热敏受体。这就是为什么美国布兰代斯大学的保罗·加里蒂(Paul Garrity)的小组最近采用了另一种方法,因为他记得蚊子是不吸血昆虫的后代。这个想法导致两个假设:要么是热血研究的兴起伴随着新的热感受器的构建,要么是已经运动过热感受器的蚊子的祖先,然后它们的功能会随着l的出现而发展。食血。这是Paul Garrity优先考虑的最后一个假设,他很高兴...

从果蝇到蚊子

像苍蝇一样,蚊子属于双翅目。因此,Paul Garrity专注于果蝇,果蝇无疑是研究最多的昆虫。然而,大约十年前,检查了两个吸热器。果蝇使用它们不是寻找热源,而是避免它们。正是这一点使Paul Garrity步入正轨。迄今为止,寻找热受体的努力还没有成功。为什么不从寒冷的角度看那些,因为从逻辑上讲,避免寒冷可以找到热源?

近年来,在果蝇中已鉴定出三种受体,它们可用于防止高温和低温。它们是离子型受体家族的三个成员,它们是形成对化学信使(神经递质)敏感的离子通道的膜蛋白,并且它们也广泛分布在昆虫中,包括蚊子。另外,它们不敏感于给定的阈值温度,而是敏感于一个方向或另一方向上的温度变化。他们还会帮助按蚊避免感冒,甚至寻求热量吗?

在这三个候选对象中,分别命名为IR21a,IR25a和IR93a,第一个是最专门用于检测果蝇中冷却的候选对象,另外两个对其他元素(例如干旱)也敏感。因此,Paul Garrity的团队想知道IR21a是否对检测按蚊中的感冒至关重要。为此,她构建了该基因的两个不同突变体 Ir21a,对接收者进行编码。在其中之一中,她插入了导致无功能受体合成的序列。另一方面,编码黄色荧光蛋白的序列。该基因的产物也是无功能的,其荧光使鉴定表达该基因的细胞成为可能。最后,研究小组生产了针对IR21a蛋白的抗体。

她使用这些分子工具显示,在雌性按蚊中,IR21a受体位于触角的最后一段,三个触角分别接收一个感觉神经元。具体而言,IR21a蛋白位于这三个神经元的感觉末端。

扫描电镜下的雌蚊冈比亚按蚊

蚊子 冈比亚按蚊 雌性在触角和上颌乳头上显示(在这种雌性头的扫描电子显微镜图中,两个乳头中的一个隐藏在长鼻下方)对不同刺激敏感的多个感觉结构,称为“感觉”。外观(气味,味道,湿度,温度,机械应力等)根据其特性。在触角末端,三个感官每个都包含一个感觉神经元,该神经元在冷却时会激活。

©R. J. Pitts和L. J. Zwiebel,《疟疾杂志》,第1卷。 5,第26条,2006年(CC BY 2.0)

保罗·加里蒂(Paul Garrity)的团队随后开发了一种记录系统,以检测何时以及为什么激活这些神经元。他们对温度下降做出反应,因此被称为“鼓风冷却器”。从30°C降低0.5°C可使神经元活动增加40%;从37°C下降同样会使温度上升80%。另外,温度升高会抑制神经活动。最后,研究小组发现,无论温度如何,基础活动都是相同的。因此,就像在果蝇和其他双翅目昆虫或白蚁等非双翅目昆虫中一样,冷却池不是检测温度绝对值的温度计,而是温度变化的检测器。不出所料,两个突变体的神经元都没有显示这些活性。因此,Paul Garrity和他的同事证明,与其他昆虫,尤其是果蝇相比,IR21a受体的分子功能在按蚊中是非常保守的。

跟随热量...避免受凉

通过使用这两种突变体的行为实验,研究小组随后设法提供了最终的证明:这种对温度敏感的受体的确确实使动物发热。她知道主持人的做法取决于其他几个因素(气味,2),但从15厘米开始,温度是必不可少的参数。因此,她决定给雌性按蚊吸入4%的CO2 放置20秒钟,然后将它们暴露于两个目标,一个处于室温(26°C),另一个处于较高温度(37°C)。在野生蚊子中,有43%的人选择了热靶标,而突变体中只有14%;在所有情况下,室温下的目标均被忽略。因此,在突变体中并未完全消除热靶标检测,表明其他受体可能还在起作用。然而,观察到的急剧下降证明了该基因的产物 Ir21a 对于此功能至关重要。

因此,IR21a受体是按蚊中寻热行为的关键介质。发现冷却激活的接收器可以搜索温暖似乎违反直觉。然而,对冷的厌恶导致的结果与对热的吸引相同。而且不要忘了,感官冷却神经元不仅会因温度降低而激活,而且会因温度升高而受到抑制,这很可能使蚊子更容易受热。

按蚊和果蝇的共同祖先很老,表明该基因的功能 Ir21a 是祖先的,至少早在昆虫吸血之前。因此,如果保留了接收器,则中央级别的信号处理发生了变化。大多数昆虫都满足于避免感冒,而雌性蚊子 冈比亚按蚊,他利用自己的能力避免温度上升,从而避免了感冒。至于男的?它还在其触角中携带IR21a受体,这表明这些受体还在蚊子中继续发挥其祖先功能……

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