中国科学家揭示蚊子识别气味的神经机制，嗅觉只能被人体气味激活( 二 )

文章图片
（来源：Nature）
有了这些新工具，就能深入研究蚊子的大脑，对它们的嗅觉行为获得全新的理解。具体来说，他们给蚊子做了“开颅手术” ，然后用人和动物的气味来刺激它的触角，这样就能在显微镜下观察它的大脑活动。
期间，课题组惊奇地发现，蚊子的嗅觉脑区中有一个特定的区域，只能被人的气味激活，对其他动物的气味几乎没有反应。进一步研究发现，这个脑区会特异性地探测人气味中的一种化学分子——癸醛，这种分子在人的气味中特别多，在动物的气味中很少。至此，研究结论开始明晰起来：蚊子能准确地区分人和动物的气味，很有可能是通过检测癸醛含量的多少。
近日，相关论文以《蚊子大脑编码人类气味的独特特征以驱动宿主寻找》（Mosquitobrainsencodeuniquefeaturesofhumanodourtodrivehostseeking）为题，发表在Nature上。赵志磊担任一作兼通讯，普林斯顿大学生态与进化生物学系教授卡罗琳·麦克布赖德（CarolynS.McBride）担任共同通讯作者。

文章图片
▲图|相关论文（来源：Nature）

文章图片
“头晚下暴雨，校园里的乳草一夜之间都谢了”
2016年，是赵志磊在普林斯顿大学读博的第二年，他当时启动了这项研究。主要挑战在于，如何实现技术上突破例如基因编辑、钙成像等新技术。
因此，前期有两三年都是在做“基建” ，即给蚊子开发基础的遗传学工具。拿到想要的转基因蚊子品系后，便开始探索如何在显微镜下观察它们的大脑活动。
刚开始的测试都是使用从公司购买的单一化合物，因为他们当时还不知道如何收集人和动物的真实气味去刺激蚊子。

文章图片
（来源：Nature）
当时的方法都不够适合，研究一度陷入瓶颈。直到有一次，课题组偶然从一些化学家那里了解到一种特殊的方法热解吸（thermaldesorption），才意识到也许能用到蚊子研究中，遂开始测试这一方法。
直到2019年末，才克服掉所有方法学上的障碍，正式进行蚊子大脑的成像实验。而在第一个正式实验里，他们就斩获惊喜，发现了那个只被人的气味激活的脑区。后面，则是通过更严谨详细的探索来证明此次发现。

文章图片
（来源：Nature）
蚊子平常以花蜜为食，所以也会被花的气味所吸引。因此在实验中，需要采集花的气味。该团队选定了乳草（milkweed）作为采集对象，因为埃及伊蚊很喜欢它的花蜜，同时在普林斯顿的校园里也很常见。
一般在正式实验之前，都需要做预实验来优化条件。初夏乳草花盛开的时候，赵志磊开始做预实验，进展都还不错。但是，等把条件都摸清楚后，决定做正式实验时，头天晚上下了一场暴雨，校园里的乳草几乎是一夜之间都谢了，于是便有了文章开头的驱车采花......

文章图片
“正好赶上饶毅院长做改革”
而在科研中，一个问题的解答往往会引出更多的问题。该研究亦是如此。课题组发现蚊子大脑中有一个区域探测人的气味中的癸醛，但他们并不知道是什么基因编码了这个嗅觉受体。