明敏 萧箫 发自 凹非寺量子位 | 大众号 QbitAI
为了发篇Nature，他们一天用自己喂了3000只蚊子？！
听起来有些难以想象，但却是普林斯顿大学一群研讨人员在做的作业——
他们企图找出这些蚊子专门吸人血的原因。
咱们都知道，有不少蚊子会吸血。但在这些蚊子中，有一批极端“嘴刁”的专门吸人类的血液，对动物血液爱答不理。
最典型的便是埃及伊蚊，也便是咱们常说到的“花蚊子”。
哪怕连人影都看不见，只需闻到右边罐子底下有人的气味，它们就会前赴后继，一波波涌上来想要吸血：
△图源@SciTech Daily，左为豚鼠气味；右为人类气味
这类“咬人蚊”引起了研讨人员的爱好：为什么它们偏偏喜爱人类？
是人类身上带有什么特别物质？仍是蚊子有什么针对人类的特别结构？这些问题都还困扰着科学家们。
所以，研讨人员试着对这批蚊子进行了转基因试验，来搞懂它们的“脑子”究竟是怎样区别人与动物的。
期间为了让这批只喝人血的蚊子“吃上饭”，研讨人员一天被吸几千次血也是常有的事。
耗时5年培育出脑子会“发光”的蚊子后，研讨人员揭开了它们的奥秘面纱，现在研讨现已被宣布在Nature上。
为何蚊子只吸你的血？
一般来说，蚊子会经过人和动物身上的气味来区别二者。
但研讨发现，不只人与人之间的气味相差十分大，就连动物和动物之间的气味也各不相同。
研讨人员经过搜集人类和动物身上的气体证明了这一点：在不同个别之间，发生气味的化学分子成分含量天壤之别。
△不同人/动物宣布的化学分子成分
受体质差异、身上菌群散布等影响，每个人闻起来都是绝无仅有的。
BUT，在这些形形色色的气味中，蚊子却总是能精确区别出“人肉味”和动物的气味。
举个比如，假如你去了一个满地都是花蚊子的跑马场，大约率那些马没什么事，而你会被咬出一身的包。
（这还真不仅仅由于它有毛挡着…）
这是怎样回事？
首要，蚊子有着极端敏锐的嗅觉。
假如对蚊子有所调查，咱们会发现除了吸血用的口器以外，蚊子还自带两根看起来毛绒绒的触角：
这些触角上有几千个嗅觉感受器，让蚊子能精确区别出不同的气味，然后用它们的大脑判别“这东西究竟能不能吃”。
其次，在蚊子的“脑子”中，存在一个专门处理气味（嗅觉）信号的脑区。
这个脑区中有大约60个叫做“嗅小球”的东西，每个嗅小球处理的都是不同的化学分子信号。
尽管大自然中的气味千千万万，但蚊子却只对“猎物”人类身上宣布出来的几类物质特别灵敏。
当感知到人体宣布出的一起气味后，对应的嗅小球就会变得极端活泼，敦促蚊子赶忙去啃咬它们觉得更好喝的人血（手动狗头）。
所以，咱们身上究竟有哪些一起成分，招引了这些蚊子前来寻食？
用基因修改找出答案
在此之前，尽管也有不少针对蚊子的研讨，但由于蚊子大脑太小、且只要在活着的时分才干调查脑区活泼度，因而科学家们一向没搞理解，它们究竟是被什么气味所招引的。
直到科学家们费尽心机想出了一种新方法——
为什么不培育一些转基因蚊子，让它们的脑子自己“发光”呢？
这儿说到的让脑子“发光”，其实便是荧光蛋白符号。
使用CRISPR技能，研讨人员可以对蚊子大脑中的神经细胞进行基因修改，让它们在被影响时可以宣布荧光。
如下是对蚊子初级嗅觉脑区进行符号的成果。
这样一来，研讨人员就能在蚊子嗅到不同气味气体时，直观看到大脑中嗅小球的影响改变。
在用人类气味、老鼠气味和羊气味别离影响蚊子后，他们发现，有一个特别的嗅小球H只对人类气味灵敏（下图绿色箭头所指）。
而还有一个嗅小球A，只对动物气味灵敏，对人类气味没有反应（下图橙色箭头所指）。
并且在更多种气味的测验中发现，蚊子在人类气味和狗气味的影响下，嗅小球激活状况最为附近。
研讨人员解说这可能是由于狗长时间和人类共处，皮肤外表细菌比较类似，所以宣布的气味也会类似。
这儿的人类气味，其实便是人体身上存在着两种要害物质：癸醛（Decanal）和甲基庚烯酮（Sulcatone）。
由于人类在进化时，比较动物进化出了暴露的皮肤，为了维护自己的皮肤，就必须分泌出一些动物皮脂中没有的物质，包含一种叫做Sapienic acid的脂肪酸，以及角鲨烯（Squalene）等。
其间，Sapienic acid存在于咱们的皮肤和黏膜中，对如血链球菌，微生物链球菌等呈现出抗菌活性，协助咱们反抗不少细菌；
角鲨烯则存在于像耳垢这样的当地（doge），能增强咱们的免疫力，像给皮肤加上一层维护膜相同。
而这两类物质被身上的细菌分化后，就会呈现癸醛和甲基庚烯酮这两种物质，蚊子便是对这两种物质极端灵敏。
但其实，发现这两种物质和蚊子之间的联系，科学家们居然用了5年。
研讨人员：为试验奉献肉身&体会
事实上，对蚊子进行基因修改十分难。
该论文一作赵志磊在《一席》的讲演中说到，修改成功的概率乃至低于0.1%。
由于基因修改触及神经细胞，这很简略影响蚊子的神经体系，导致它们很难存活下来。
为此，研讨人员需求培育许多蚊子以供试验挑选。
这次他们pick了埃及伊蚊作为研讨目标。
赵志磊表明，选它首要有两方面原因：
榜首，由于在曩昔试验中发现，埃及伊蚊十分喜爱人类的气味。
第二，埃及伊蚊不同于大部分昼伏夜出的蚊子，它们是在白日吸血的，便利试验展开。
究竟……
谁都不想熬夜做试验对吧？
确定好品种后，研讨人员会从户外搜集蚊子卵，拿回试验室来培育。
而众所周知，蚊子是要吸血才干长大的，怎样给它们喂血便是个问题了。
一种方法是拿“动物血+塑料膜”来模仿人类皮肤，当把血液加热到体温时，蚊子就可能来吸血了。
但问题是埃及伊蚊自身不喜爱动物血啊。
所以，就剩余一种更为简略粗犷的方法了——拿人来喂。
由此也就有了上面说到的那一幕，一个人、一天内、喂饱3000只蚊子。
赵志磊介绍，他们一般会把手臂伸到养殖蚊子的笼子里，几百只蚊子会马上蜂拥而上。
十多分钟之内就可以吸饱血，十分高效。
仅有的坏处便是被几百只蚊子咬完后，臂膀上会起许多包。
赵志磊形象深刻地记住，自己榜首次喂蚊子后，手臂都肿了起来。后来是把手臂放在热水下冲刷，加快皮肤血液循环才消了肿。
不过咱们发现几个月之后，再用手喂蚊子就不痒了，由于咱们的免疫体系现已习惯了。
处理了蚊子这边的难题，还要搞定不同气味的搜集。
需求搜集的几个目标有人类、狗、羊、老鼠、鸟、豚鼠。
之所以会挑选这些动物，是由于它们常常呈现在人们的日常日子中。
这篇论文中，研讨人员共使用了16个人、2只老鼠、2只松鼠、2只鸟、1只绵羊和4只狗的气味。
先来看人类气味搜集的部分。
他们规划了一个可以流转空气的塑料袋设备，受试者需求提早几天不洗澡，然后一丝不挂地躺在里边。
设备一边注入洁净空气，另一边抽出沾了人味的气体，整个进程大约需求进行2个小时。
为什么不能穿衣服呢？
由于棉线、化纤都会宣布气味，对试验形成搅扰。至于几天不洗澡……大约是为了进步浓度吧。
这部分当然还有试验小组成员亲身“献身”，赵志磊表明他的导师Lindy McBride便是奉献人之一。
而动物气味，则可以经过活体样本、毛发等途径来搜集。
这其间包含了农场捐献的羊毛、宠物店剃下来的狗毛……还有一些不怕人的小动物可以直接放在设备里进行气味搜集。
由此一来，研讨人员就获得了不同品种动物的高纯度体会。
经过特制的体系中开释不同气体，他们就能看到上面所展现的埃及伊蚊大脑荧光成像改变了。
作者介绍
△图中男生（右）
本项研讨的榜首作者是赵志磊。
他本科毕业于北京大学生命科学学院，2015年赴普林斯顿大学读博，师从Carolyn (Lindy) McBride。
现在，他在康奈尔大学做博士后作业。
他的博士导师Carolyn (Lindy) McBride，正是这项研讨的一起通讯作者。
Lindy McBride为普林斯顿大学助理教授。
她组成的试验室研讨方向为，使用野生蚊子种群进化了解其行为基因及神经元根底、以及行为进化的分子机制。
One More Thing
其实拿自己喂蚊子来做试验，在科研圈还真不是榜首次了。
2020年，澳大利亚科学家Perran Ross就展现过让5000只蚊子来叮自己，以此完结研讨。
（高能预警！！！）
△为研讨做出亿点献身
经过喂给蚊子一种可以阻挠登革热病毒的细菌，Ross企图经过这种方法让蚊子不再感染登革热。
实际上，科学家们如此大力研讨怎样让人类防止被蚊子吸食，首要仍是由于蚊子可以带着寨卡、登革热、黄热病等病毒在人群之间传达。
而上万年来，如埃及伊蚊等蚊子，现已进化到简直只吸食人类了。
所以当下怎样按捺蚊子传达病毒，火烧眉毛。
据赵志磊介绍，此次他们的研讨关于研制驱蚊剂也有必定协助，他的搭档就正在进行这方面研讨。
现在的驱蚊剂许多是经过许多化学挑选得到的，详细的作用机制人们其实并不清楚。假如依据蚊子的大脑活动，可以特异性地寻找到一种驱蚊剂，作用或许会好许多。
论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04675-4
参阅链接：[1]https://www.princeton.edu/news/2022/05/04/how-mosquito-brains-encode-human-odor-so-they-can-seek-us-out[2]https://www.ladbible.com/news/latest-scientist-lets-loads-of-mozzies-bite-him-in-the-quest-to-find-a-cure-20200930[3]https://mp.weixin.qq.com/s/LIejZCrutw_ltTI2IKRzGw[4]https://www.youtube.com/watch?v=kUVHPW5yfzQ
