Kwa nini mbu hutuchagua? Lindy McBride yuko kwenye kesi hiyo.

Wanyama wachache wana utaalam kamili kama mbu wanaobeba magonjwa kama Zika, malaria na homa ya dengue. Kwa kweli, ya zaidi ya 3,000 aina za mbu duniani, wengi ni wenye fursa, Alisema Carolyn “Lindy” McBride, profesa msaidizi wa ikolojia na biolojia ya mageuzi na Taasisi ya Neuroscience ya Princeton.

Wanaweza kuwa wauma mamalia, au wauma ndege, kwa upendeleo mdogo kwa spishi mbalimbali ndani ya kategoria hizo, lakini mbu wengi hawabagui kabisa wala hawapewi spishi maalum. Lakini anavutiwa zaidi na mbu ambao wanasayansi wanaita "vienezaji vya magonjwa" - wabebaji wa magonjwa ambayo huwasumbua wanadamu - ambayo baadhi yao yameibuka kuuma wanadamu karibu tu..

McBride ameshinda ruzuku mbili kubwa mwezi huu pekee ili kusaidia utafiti wake unaoendelea kuhusu mbu waenezaji magonjwa. Mnamo Oktoba. 2, Taasisi za Kitaifa za Afya zilitangaza kwamba McBride alikuwa amepokea moja ya 33 Tuzo Mpya za Mkurugenzi wa NIH za "wanasayansi wabunifu wasio wa kawaida na mawazo ya ubunifu wa utafiti katika hatua ya awali ya kazi yao.,” kuahidi $2.4 milioni kwa utafiti wake katika miaka mitano ijayo. Na mnamo Oct. 23, ya New York Stem Cell Foundation walimtaja kuwa mmoja wa Wachunguzi wao sita wa NYSCF-Robertson kwa 2018, kutangaza kwamba watatoa $1.5 milioni kwa zaidi ya miaka mitano kwa kila mmoja wa hawa "wanasayansi wa mapema wanaoahidi ambao utafiti wao wa hali ya juu unashikilia uwezo wa kuharakisha matibabu na uponyaji."

McBride anasoma mbu kadhaa wanaobeba magonjwa, ikiwa ni pamoja na Mahekalu ya Wamisri, ambayo ni kisambazaji kikuu cha homa ya dengue, Zika na homa ya manjano, na Culex pipiens, ambayo hubeba virusi vya West Nile. A. Misri mtaalamu wa binadamu, wakati C. pipi ni chini maalumu, kuiruhusu kusambaza Nile Magharibi kutoka kwa ndege hadi kwa wanadamu.

"Ni wataalam ambao huwa waenezaji bora wa magonjwa, kwa sababu za wazi: Wanauma sana wanadamu,” Alisema McBride. Anajaribu kuelewa jinsi ubongo na jenomu la mbu hawa wameibuka na kuwafanya kuwa maalum kwa wanadamu - pamoja na jinsi wanaweza kututofautisha na mamalia wengine kwa ufanisi..

Watafiti katika maabara ya McBride mara nyingi hupeperusha hewa kwenye nguruwe wa Guinea Molly (kuonekana hapa) na Mia (haipo pichani), kukusanya harufu zao kwa utafiti wa mbu. Katika majaribio, mbu hupewa chaguo kati ya harufu ya nguruwe na harufu ya binadamu; si binadamu wala nguruwe wa Guinea moja kwa moja wanaopigwa na mbu.

Picha na Danielle Alio, Ofisi ya Mawasiliano

Katika taarifa ya pamoja kwa vyombo vya habari mwezi Agosti, Maseneta wawili wa New Jersey walisifu kazi ya McBride - ingawa sio kwa jina, kwani ruzuku zilikuwa bado hazijatangazwa hadharani. "Ufadhili huu wa ruzuku utasaidia kulinda afya ya umma kwa kusaidia utafiti wa msingi huko Princeton juu ya spishi za mbu wanaoeneza magonjwa kama Zika., dengi, homa ya manjano na virusi vya West Nile, na hatimaye inaweza kushikilia ufunguo wa kuzuia maambukizi ya magonjwa haya,” Alisema Sen. Cory Booker, ambaye alikuwa Princeton 2018 Msemaji wa Siku ya darasa.

“Ufadhili huu utatusaidia kupata uelewa mzuri wa magonjwa yatokanayo na mbu, kama vile virusi vya West Nile ambavyo tayari vimewaambukiza watu kadhaa katika jimbo letu,” Alisema Sen. Bob Menendez. "Ni muhimu kwamba tuelewe kikamilifu mbu na virusi wanaobeba ili tuweze kufanya kazi ili kuzuia kuenea kwa magonjwa zaidi na kuwalinda watu wote wa New Jersey."

Ili kumsaidia kuelewa ni nini kinachovutia mbu waliobobea kwa wanadamu kwetu, McBride analinganisha tabia, Jenetiki na ubongo wa mbu wa Zika kwa aina ya Kiafrika ya spishi zile zile ambazo hazina utaalam kwa wanadamu..

Ruzuku ya NYSCF itasaidia uchunguzi wa kimsingi wa sayansi kuhusu jinsi akili za wanyama hufasiri harufu changamano. Hilo ni pendekezo gumu zaidi kuliko inavyoonekana kwanza, kwani harufu ya binadamu inaundwa na zaidi ya 100 misombo tofauti - na misombo hiyo hiyo, kwa uwiano tofauti kidogo, zipo katika mamalia wengi.

"Hakuna kemikali yoyote kati ya hizo inayovutia mbu peke yake, hivyo mbu lazima watambue uwiano, mchanganyiko halisi wa vipengele vinavyofafanua harufu ya binadamu,” Alisema McBride. "Kwa hivyo ubongo wao unaelewaje?”

Ruzuku ya NIH inafadhili utafiti unaotumika zaidi kuhusu mchanganyiko gani wa misombo huvutia mbu. Hiyo inaweza kusababisha chambo zinazovutia mbu kwenye mitego ya kuua, au vizuia vinavyokatiza ishara.

Masomo mengi ya mbu katika miongo ya hivi karibuni yamekuwa majaribio ya tabia, ambayo ni kazi kubwa sana, Alisema McBride. “Unawapa harufu na kusema, ‘Unapenda hivi?' na hata kwa misombo mitano, idadi ya vibali unapaswa kupitia ili kujua uwiano sahihi ni nini - ni kubwa sana. Na 15 au 20 misombo, idadi ya vibali inaongezeka, na ukamilishaji kamili wa 100, ni ya astronomia.

Ili kupima upendeleo wa harufu ya mbu, Maabara ya McBride kimsingi imetumia nguruwe za Guinea, mamalia wadogo wenye mchanganyiko tofauti wa wengi sawa 100 misombo ya harufu ya wanadamu. Watafiti hukusanya harufu yao kwa kupuliza hewa juu ya miili yao, na kisha wanawapa mbu chaguo kati ya nguruwe wa Guinea na mkono wa mwanadamu. "ndani" maalum ya kibinadamu A. Misri mbu wataenda kwenye mkono 90 kwa 95 asilimia ya wakati, Alisema McBride, lakini "msitu" wa Kiafrika A. Misri mbu wana uwezekano mkubwa wa kuruka kuelekea harufu ya nguruwe wa Guinea.

Katika jaribio lingine la hivi karibuni, wakati huo mkuu Meredith Mihalopoulos wa Darasa la 2018 iliajiri watu saba wa kujitolea na kufanya "majaribio ya upendeleo" msitu na nyumbani A. Misri mbu. Aliwaacha mbu wachague kati yake na kila mmoja wa watu waliojitolea, kugundua kuwa watu wengine wanavutia zaidi wadudu kuliko wengine. Basi Alexis Kriete, mtaalamu wa utafiti katika maabara ya McBride, kuchambua harufu ya washiriki wote. Walionyesha kwamba wakati misombo hiyo hiyo ilikuwepo, kila binadamu alifanana zaidi kuliko nguruwe wa Guinea.

"Hakuna kitu cha kipekee kuhusu harufu yoyote ya wanyama,” Alisema McBride. "Hakuna kiwanja kimoja ambacho kina sifa ya aina ya nguruwe wa Guinea. Kutambua aina, lazima utambue mchanganyiko."

Kwa ufadhili wao mpya, maabara ya McBride itakuwa ikipanuka ili kujumuisha mamalia na ndege wengine katika utafiti wao. Mwanafunzi aliyehitimu Jessica Zung anafanya kazi na mashamba na mbuga za wanyama kukusanya nywele, Sababu kuu ya kifo cha mbuzi hutoka kwa kushambuliwa na wanyama wengine au wanyama wanaowinda wanyama wengine kama mbwa mwitu au coyotes., manyoya na sampuli za pamba kutoka 50 aina za wanyama. Anatarajia kutoa harufu kutoka kwao na kuchambua harufu katika kituo cha Chuo Kikuu cha Rutgers ambacho hugawanya harufu na kubaini uwiano wa misombo.. Kwa kuingiza wasifu wao wa harufu katika mfano wa computational, yeye na McBride wanatumai kuelewa ni jinsi gani mbu wanaweza kuwa waliibuka ili kutofautisha wanadamu na wanyama wasio wanadamu..

Ruzuku hizo pia zitasaidia mbinu mpya kabisa inayotengenezwa na mwanafunzi aliyehitimu Zhilei Zhao: kufikiria ubongo wa mbu kwa maazimio ya juu sana ili kujua jinsi mbu humtambulisha mwathirika wake mwingine.. "Ni mchanganyiko gani wa ishara za neva kwenye ubongo husababisha mbu kuvutiwa au kufukuzwa?” McBride aliuliza. "Kama tunaweza kubaini hilo, basi ni jambo dogo kuangalia michanganyiko ambayo inaweza kuvutia au kukataa. Unaweka mbu hapo juu, fungua kichwa chake, picha ya ubongo, pop harufu moja baada ya nyingine, na kuangalia: Je, inagonga mchanganyiko sahihi wa neurons?”

Ufunguo wa utafiti huo utakuwa vifaa vya kupiga picha vilivyotolewa na Kituo cha Bezos cha Princeton cha Neural Circuit Dynamics., Alisema McBride. "Tunaweza kutembea huko na kusema tunataka kuweka picha hii, kwa azimio hili, kwa mwelekeo huu, na miezi michache baadaye, darubini imejengwa," alisema. "Tungeweza kununua darubini isiyo ya rafu, lakini ingekuwa polepole sana na yenye nguvu kidogo sana. Msaada kutoka kwa Stephan Thiberge, mkurugenzi wa Kituo cha Bezos, imekuwa muhimu kwetu.”

McBride alianza kazi yake ya biolojia akisomea mageuzi katika vipepeo, lakini alishawishiwa na mbu waenezao magonjwa kwa jinsi wanavyokuwa rahisi kuwalea kwenye maabara. Wakati vipepeo McBride alisoma haja ya mwaka wa kuendeleza, A. Misri mbu wanaweza kupitia mzunguko mzima wa maisha katika wiki tatu, kuruhusu majaribio ya kijeni ya mabadiliko ya haraka.

"Hilo ndilo lililonivutia kwanza kwa mbu,” Alisema McBride. "Mojawapo ya mshangao kwangu imekuwa jinsi inavyoridhisha kwamba wana athari kwa afya ya binadamu. Hiyo sio kwa nini niliingia katika biolojia - nilikuwa nikisoma ndege na vipepeo milimani, mbali na wanadamu kadiri ningeweza kupata - lakini ninathamini sana kipengele hicho cha mbu kinachofanya kazi sasa.

"Lakini kinachosisimua bado ni jinsi tunavyoweza kudhibiti mbu kwa urahisi ili kujaribu nadharia juu ya jinsi tabia mpya huibuka.. … Tunaweza kuunda aina zisizobadilika, tunaweza kugonga jeni, tunaweza kuamilisha niuroni kwa mwanga. Mambo haya yote yamefanywa katika mifumo ya mfano, kama panya na kuruka, lakini kamwe katika kiumbe kisicho cha mfano, kamwe katika kiumbe - ninaonyesha upendeleo wangu hapa - kwa ikolojia ya kupendeza na mageuzi."

Chanzo:

www.princeton.edu