لماذا البعوض يختار لنا? ليندي ماكبرايد على القضية.

عدد قليل من الحيوانات المتخصصة على أكمل وجه البعوض التي تنقل الأمراض مثل زيكا, الملاريا وحمى الضنك. في الواقع, من أكثر من 3,000 أنواع البعوض في العالم, معظمها انتهازية, وقال كارولين "ليندي" ماكبرايد, أستاذ مساعد في علم البيئة وعلم الأحياء التطوري ومعهد العلوم العصبية برينستون.

ويمكن أن تكون العاضون الثدييات, أو العاضون الطيور, مع تفضيل خفيف للأنواع المختلفة داخل تلك الفئات, ولكن معظم البعوض ليست عشوائية تماما ولا أنواع محددة. لكنها الأكثر اهتماما في البعوض الذي يسميه العلماء "ناقلات الأمراض" - ناقلات الأمراض التي تصيب البشر - والبعض منها قد تطورت لدغة البشر على وجه الحصر تقريبا.

وقد فاز ماكبرايد منحتين كبيرة هذا الشهر فقط لدعم بحثها المستمر في البعوض ناقلات الأمراض. في أكتوبر. 2, المعاهد الوطنية للصحة أعلن التي ماكبرايد تلقيت أحد 33 جوائز مبتكر جديد مدير المعاهد الوطنية للصحة ل"العلماء الإبداعي بشكل غير عادي مع الأفكار البحثية المبتكرة في مرحلة مبكرة من حياتهم المهنية,"إعلان التبرعات $2.4 مليون لبحثها على مدى السنوات الخمس المقبلة. وفي أكتوبر. 23, ال مؤسسة نيويورك الخلايا الجذعية يدعى لها أحد من ستة المحققون NYSCF-روبرتسون ل 2018, الإعلان عن أنها ستوفر $1.5 مليون على مدى خمس سنوات على كل من هذه "العلماء في وقت مبكر مهنة واعدة التي الأبحاث المتطورة تحمل القدرة على تسريع العلاجات والأدوية".

ماكبرايد يدرس عدة أنواع من البعوض التي تنقل الأمراض, بما فيها بحمى الضنك, وهو متجه الرئيسي لحمى الضنك, زيكا والحمى الصفراء, و بعوض الكيولكس, الذي يحمل فيروس غرب النيل. ا. بعوض متخصصة في البشر, في حين C. بعوض أقل المتخصصة, السماح لها أن تحيل غرب النيل من الطيور إلى البشر.

وقال "انها المتخصصين أن تميل إلى أن تكون أفضل ناقلات الأمراض, لاسباب واضحة: تلدغه الكثير من البشر,"قال ماكبرايد. انها محاولة لفهم كيفية عمل الدماغ وجينوم هذه البعوض تطورت لجعلها تتخصص في البشر - بما في ذلك الكيفية التي يمكن أن تميزنا من الثدييات الأخرى على نحو فعال جدا.

الباحثون في مختبر ماكبرايد في كثير من الأحيان تملأ الهواء عبر خنازير غينيا مولي (ينظر هنا) وميا (ليس في الصورة), لجمع رائحة من أجل البحث البعوض. في التجارب, وترد البعوض الاختيار بين رائحة الخنازير الغينية "ورائحة الإنسان; لا البشر ولا خنازير غينيا يتعرض مباشرة لسعات البعوض.

تصوير: دانيال اليو, مكتب الاتصالات

في بيان صحفي مشترك في أغسطس, وأشاد عضوين في مجلس الشيوخ ولاية نيو جيرسي العمل ماكبرايد - وإن لم يكن بالاسم, منذ المنح لم أعلن على الملأ بعد. "هذا التمويل المنحة تساعد في حماية الصحة العامة من خلال دعم الأبحاث الرائدة في برينستون في أنواع البعوض المسؤولة عن انتشار أمراض مثل زيكا, حمى الضنك, الحمى الصفراء وفيروس غرب النيل, ويمكن أن تعقد في نهاية المطاف المفتاح لمنع انتقال هذه الأمراض,"وقال سين. كوري بوكر, الذي كان في برينستون 2018 المتحدث يوم الفئة.

"هذا التمويل سوف تساعدنا على الحصول على فهم أفضل من العدوى التي تنتقل عن طريق البعوض, مثل فيروس غرب النيل الذي أصاب بالفعل العديد من الناس في دولتنا,"وقال سين. بوب مينينديز. "من المهم أن نفهم تماما البعوض والفيروسات التي تحملها حتى نتمكن من العمل على منع بقوة انتشار المزيد من الأمراض وحماية جميع جرسنس الجديد".

لمساعدتها على فهم ما يلفت البعوض المتخصصة الإنسان لنا, ماكبرايد يقارن السلوك, علم الوراثة والعقول من البعوض زيكا إلى سلالة الأفارقة من نفس الأنواع التي لا تتخصص في البشر.

ومنح NYSCF دعم تحقيق العلوم الأساسية في كيفية أدمغة الحيوانات تفسير العبير معقدة. هذا اقتراح أكثر تعقيدا مما يبدو للوهلة الأولى, منذ رائحة الإنسان يتكون من أكثر من 100 مركبات مختلفة - وهذه المركبات نفسها, في نسب مختلفة قليلا, هي موجودة في معظم الثدييات.

"ليس أي واحد من تلك المواد الكيميائية جذابة للبعوض في حد ذاته, لذلك يجب أن البعوض التعرف على نسبة, مزيج دقيق من المكونات التي تعرف رائحة الإنسان,"قال ماكبرايد. "إذن كيف الدماغ الرقم بها?"

منحة NIH بتمويل البحوث التطبيقية أكثر إلى ما مزيج من المركبات يجذب البعوض. يمكن أن تؤدي إلى الطعوم التي تجذب البعوض إلى الفخاخ القاتلة, أو مصدات التي تقطع إشارة.

وكانت معظم الدراسات البعوض في العقود الأخيرة التجارب السلوكية, التي هي عمل مكثفة جدا, وقال ماكبرايد. "أنت منحهم رائحة ونقول, 'هل تحب هذه?"وحتى مع خمس مركبات, عدد التباديل لديك للذهاب من خلال لمعرفة بالضبط ما هي نسبة حق - انها ساحق "مع. 15 أو 20 مجمعات سكنية, عدد التباديل يرتفع, ومع مجموعة كاملة من 100, انها الفلكية.

لاختبار تفضيل رائحة البعوض, وقد استخدمت المعمل ماكبرايد في المقام الأول خنازير غينيا, الثدييات الصغيرة مع مزيج مختلف من العديد من نفسه 100 مركبات رائحة البشر. الباحثون بجمع رائحة من قبل تهب الهواء فوق أجسادهم, وهم البعوض ثم الحالية مع خيار بين خنزير غينيا الأوراسي دي والذراع البشري. متخصصة الإنسان "المحلية" ا. بعوض سوف البعوض تذهب نحو الذراع 90 إلى 95 في المئة من الوقت, وقال ماكبرايد, ولكن "الغابات" الأفريقية ا. بعوض من المرجح أن يطير نحو رائحة خنزير غينيا البعوض.

في تجربة أخرى الأخيرة, آنذاك كبار ميريديث Mihalopoulos من فئة 2018 جندت سبعة متطوعين وفعل "اختبارات تفضيل" مع كل من الغابات والمحلية ا. بعوض البعوض. أنها تسمح البعوض يختار بين نفسها ولكل من المتطوعين, وجدت أن بعض الناس أكثر جاذبية للالحشرات من غيرها. ثم الكسيس Kriete, أخصائي البحوث في المختبر ماكبرايد, تحليل رائحة جميع المشاركين. وأظهر الباحثون أنه في حين كانت موجودة على نفس المركبات, كان كل إنسان أكثر مماثلة لبعضها البعض بدلا من خنازير غينيا.

"لا يوجد شيء فريد من نوعه حقا عن أي رائحة الحيوانات,"قال ماكبرايد. "ليس هناك مجمع واحد أن يميز الأنواع خنزير غينيا. التعرف على الأنواع, عليك أن تعترف يمزج ".

مع التمويل الجديد, المختبر ماكبرايد سوف تتوسع لتشمل الثدييات والطيور الأخرى في أبحاثهم. يعمل طالب دراسات عليا جيسيكا Zung مع المزارع وحدائق الحيوان لجمع الشعر, فرو, الريش والصوف عينات من 50 الأنواع الحيوانية. وقالت إنها تأمل في استخراج رائحة منها وتحليل الروائح في منشأة جامعة روتجرز أن fractionates الروائح ويحدد نسبة المركبات. عن طريق إدخال ملامح رائحة بهم الى نموذج حسابي, هي وماكبرايد نأمل أن نفهم كيف بالضبط البعوض قد تطورت إلى تمييز البشر من الحيوانات غير البشرية.

وستدعم أيضا نهجا جديدا تماما المنح التي يجري تطويرها من قبل طالب الدراسات العليا زيلي تشاو: تصوير أدمغة البعوض بدقة عالية جدا لمعرفة كيف يحدد بعوضة الضحية القادمة. "ما مزيج من الإشارات العصبية في الدماغ يسبب البعوض إلى أن تنجذب أو صده?"طلب ماكبرايد. "اذا تمكنا من هذا الرقم, ثم انها تافهة للكشف عن الأخلاط التي يمكن أن تكون جذابة أو المواد الطاردة لل. يمكنك وضع البعوض الى هناك, فتح رأسه, صورة الدماغ, البوب ​​رائحة واحدا تلو الآخر, و شاهد: هل ضرب الحق في الجمع بين الخلايا العصبية?"

والمفتاح لهذه الدراسة أن تكون معدات التصوير التي يقدمها المركز بيزوس عن الدائرة العصبية حيوية برينستون, وقال ماكبرايد. واضاف "يمكننا السير هناك ويقولون نريد أن صورة هذا, في هذا القرار, مع هذا التوجه, وبعد بضعة أشهر, بنيت المجهر,"قالت. "نحن يمكن أن يكون اشترى مجهر قبالة الجاهزة لل, ولكن كان يمكن أن يكون ذلك أبطأ وأقل من ذلك بكثير أقوى بكثير. مساعدة من ستيفان Thiberge, مدير مركز بيزوس, انتقد بالنسبة لنا ".

بدأت ماكبرايد لها البيولوجيا مهنة دراسة تطور في الفراشات, لكنها كانت جذبه للبعوض ناقلات الأمراض قبل كيف هي سهلة عند العمق في المختبر. بينما الفراشات درس ماكبرايد تحتاج سنويا لتطوير, ا. بعوض يمكن البعوض تذهب من خلال دورة الحياة الكاملة في ثلاثة أسابيع, السماح لإجراء التجارب الجينية التحول السريع.

واضاف "هذا ما وجه لي أولا أن البعوض,"قال ماكبرايد. "كانت إحدى المفاجآت بالنسبة لي هي مدى رضاي عن تأثيرها على صحة الإنسان. وهذا بالتأكيد ليس السبب الذي دفعني إلى دراسة علم الأحياء، فقد كنت أدرس الطيور والفراشات في الجبال, بعيدًا عن البشر بقدر ما أستطيع - لكنني أقدر حقًا هذا العنصر من عمل البعوض الآن.

"ولكن ما لا يزال مثيرا هو مدى سهولة التعامل مع البعوض لاختبار الفرضيات حول كيفية تطور السلوكيات الجديدة. … يمكننا إنشاء سلالات معدلة وراثيا, يمكننا ضرب الجينات, يمكننا تنشيط الخلايا العصبية بالضوء. وقد فعلت كل هذه الأمور في نظم نموذج, مثل الفأر وذبابة, ولكن أبدا في كائن غير النموذجية, أبدا في كائن حي - أنا تبين التحيز بلدي هنا - مع هذه البيئة مثيرة للاهتمام والتطور ".

مصدر:

www.princeton.edu