蚊子为什么选择我们? 林迪麦克布莱德接通的情况下.

几乎没有动物专门那样彻底携带疾病，如兹卡蚊子, 疟疾和登革热. 事实上, 比多 3,000 世界蚊种, 最有机会, 卡罗琳说：“林迪”麦克布莱德, 生态学和进化生物学助理教授和普林斯顿研究所神经科学.

他们可能是哺乳动物biters, 或鸟biters, 用温和的偏爱那些类别中的各个种, 但大多数蚊子既不完全也不滥物种特异性的. 但她最感兴趣的是蚊子，科学家称之为“病媒” - 其中一些已经发展到叮咬人类几乎完全 - 了困扰人类的疾病携带者.

麦克布赖德赢得了两个大的拨款就在这个月，以支持她正在研究中的病媒蚊. 在十月. 2, 美国国立卫生研究院公布 这麦克布赖德已收到一个 33 美国国立卫生研究院主任的新的创新者奖“，在其职业生涯的早期阶段不寻常的创意科学家高度创新的研究思路,”认捐 $2.4 万至她的研究在未来五年. 而10月. 23, 该 纽约干细胞基金会 她取名他们的六NYSCF罗伯逊调查之一 2018, 宣布他们将提供 $1.5 这些“有前途的早期职业科学家，其前沿研究具有加速治疗和治愈的潜力”。

麦克布莱德研究了几种携带疾病的蚊子, 包含 埃及伊蚊, 这是登革热的主要传播媒介, 寨卡病毒和黄热病, 和 库蚊, 携带西尼罗河病毒. 一个. 埃及 专门研究人类, 而 C. pipiens 不太专业, 允许它把西尼罗河从鸟类传播给人类.

“专家往往是最好的疾病载体, 出于显而易见的原因: 他们咬了很多人,”麦克布莱德说. 她试图了解这些蚊子的大脑和基因组是如何进化到专门研究人类的——包括它们如何如此有效地将我们与其他哺乳动物区分开来.

麦克布莱德实验室的研究人员经常向豚鼠莫莉吹气 (在这里看到) 和米娅 (没有照片), 收集它们的气味以进行蚊子研究. 在实验中, 蚊子可以在豚鼠的气味和人的气味之间做出选择; 人类和豚鼠都不会直接接触蚊虫叮咬.

丹妮尔·阿里奥摄, 通讯办公室

在 8 月的联合新闻稿中, 新泽西州的两位参议员称赞了麦克布莱德的工作——尽管没有点名, 由于赠款尚未公开宣布. “这笔赠款将支持普林斯顿大学对负责传播寨卡病毒等疾病的蚊子物种的开创性研究，从而帮助保护公众健康。, 登革热, 黄热病和西尼罗河病毒, 并可能最终成为预防这些疾病传播的关键,”森说. 科里·布克, 谁是普林斯顿的 2018 课堂日演讲者.

“这笔资金将帮助我们更好地了解蚊媒感染, 例如西尼罗河病毒已经感染了我们州的几个人,”森说. 鲍勃·梅嫩德斯. “重要的是，我们必须充分了解蚊子及其携带的病毒，以便我们能够积极预防进一步疾病的传播并保护所有新泽西人。”

帮助她了解是什么吸引了人类特有的蚊子, 麦克布赖德比较行为, 将寨卡蚊子的遗传学和大脑转化为不专门研究人类的同一物种的非洲毒株.

NYSCF 赠款将支持一项关于动物大脑如何解释复杂香气的基础科学研究. 这是一个比乍看起来更复杂的命题, 因为人的气味由超过 100 不同的化合物——以及那些相同的化合物, 比例略有不同, 存在于大多数哺乳动物中.

“这些化学物质中没有任何一种本身对蚊子有吸引力, 所以蚊子必须认出比例, 定义人类气味的成分的精确混合,”麦克布莱德说. “那么他们的大脑是如何计算出来的?”

美国国立卫生研究院的赠款正在资助更多关于化合物组合吸引蚊子的应用研究. 这可能会导致诱饵将蚊子吸引到致命陷阱, 或中断信号的驱虫剂.

近几十年来，大多数蚊子研究都是行为实验, 这是非常劳动密集型的, 麦克布莱德说. “你给他们一种气味，然后说, '你喜欢吗?’甚至有五种化合物, 你必须经历多少次排列才能准确地找出正确的比例——这是压倒性的。”和 15 要么 20 化合物, 排列数量猛增, 并与完整的补充 100, 这是天文数字.

测试蚊子的气味偏好, McBride 的实验室主要使用豚鼠, 具有许多相同的不同混合的小型哺乳动物 100 人类气味化合物. 研究人员通过向他们的身体吹气来收集他们的气味, 然后他们让蚊子在豚鼠和人类手臂之间做出选择. 以人为本的“国内” 一个. 埃及 蚊子会朝手臂走去 90 至 95 ％的时间, 麦克布莱德说, 但非洲的“森林” 一个. 埃及 蚊子更容易飞向豚鼠的香气.

在最近的另一个实验中, 当时的高级梅雷迪思·米哈洛普洛斯 (Meredith Mihalopoulos) 2018 招募了 7 名志愿者，并对森林和家庭进行了“偏好测试” 一个. 埃及 蚊子. 她让蚊子在她自己和每个志愿者之间做出选择, 发现有些人比其他人对昆虫更有吸引力. 然后 亚历克西斯·克里特, 麦克布莱德实验室的研究专家, 分析了所有参与者的气味. 他们表明，虽然存在相同的化合物, 每个人都比豚鼠更相似.

“任何动物的气味都没有什么特别之处,”麦克布莱德说. “没有一种化合物可以表征豚鼠物种. 识别一个物种, 你必须识别混合。”

凭借他们的新资金, McBride 实验室将扩大研究范围，将其他哺乳动物和鸟类纳入研究. 研究生Jessica Zung正在与农场和动物园合作收集毛发, 毛皮, 羽毛和羊毛样品来自 50 动物种类. 她希望从它们中提取气味并在罗格斯大学的设施中分析气味，该设施可以分离气味并确定化合物的比例. 通过将他们的气味特征输入计算模型, 她和麦克布莱德希望了解蚊子究竟是如何进化来区分人类和非人类动物的.

这笔赠款还将支持研究生赵志磊正在开发的一种全新的方法: 以非常高的分辨率对蚊子大脑进行成像，以确定蚊子如何识别下一个受害者. “大脑中哪些神经信号组合会导致蚊子被吸引或排斥?”麦克布莱德问道. “如果我们能弄清楚, 那么筛选具有吸引力或排斥性的混合物就变得微不足道了. 你把蚊子放在那里, 打开它的头, 想象大脑, 一种接着一种香气扑鼻而来, 并观看: 它是否击中了正确的神经元组合?”

该研究的关键将是普林斯顿贝佐斯神经电路动力学中心提供的成像设备, 麦克布莱德说. “我们可以走过去说我们想把这个想象成, 在这个决议, 有了这个方向, 几个月后, 显微镜建好了,“ 她说. “我们本可以购买现成的显微镜, 但它会更慢，更不强大. 来自 Stephan Thiberge 的帮助, 贝索斯中心主任, 对我们来说至关重要。”

麦克布莱德开始了她的生物学生涯，研究蝴蝶的进化, 但她被病媒蚊子所吸引，因为它们在实验室里饲养起来很容易. 虽然麦克布莱德研究的蝴蝶需要一年的时间来发育, 一个. 埃及 蚊子可以在三周内完成整个生命周期, 允许快速周转的基因实验.

“这就是最初吸引我的蚊子,”麦克布莱德说. “让我感到惊讶的是，它们对人类健康的影响是多么令人满意. 这当然不是我进入生物学的原因——我在山上研究鸟类和蝴蝶, 尽可能远离人类——但我现在真的很欣赏蚊子工作的元素.

“但仍然令人兴奋的是我们可以多么容易地操纵蚊子来测试关于新行为如何进化的假设. ……我们可以创造转基因品系, 我们可以敲除基因, 我们可以用光激活神经元. 所有这一切都在模型系统已经完成, 如鼠标和飞, 但从来没有在非模式生物, 从来没有在一个有机体 - 我展示我的偏见这里 - 有这么多有趣的生态和进化“。

资源:

www.princeton.edu