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为何“蚊”约黄昏后?上海科学家发现雄蚊求爱的化学语言和交配的分子机制

作者:上观新闻

解放日报、上关新闻:谁是世界上最致命的动物?金刚狼和豹子每年杀死不到100人,而蚊子传播的疟疾每年杀死约50万人,全世界每年仍有2亿至3亿新发疟疾病例。青蒿素是目前最有效的疟疾治疗方法,但青蒿素耐药的"超疟疾"已经在东南亚蔓延,屠宰早在2019年就警告说,如果疟疾寄生虫对青蒿素联合疗法产生耐药性,疟疾将是可以治疗的。

除了"治好",还有什么"预防"的手段吗?雌性蚊子在受精后的余生中通常不再交配,这为释放"没有繁殖能力的雄性蚊子"以控制蚊子种群提供了独特的优势。然而,雄性蚊子交配行为的机制尚不清楚。2021 年 1 月 22 日,由中国科学院分子植物科学卓越与创新中心研究员王思宝领导的研究小组发表了一篇国际权威学术期刊《科学》的论文,揭示了蚊子交配的分子机制和两配的奥秘。

为何“蚊”约黄昏后?上海科学家发现雄蚊求爱的化学语言和交配的分子机制

王思宝研究员 杨正航

1634年对蚊子婚姻的观察

蚊子随处可见,主要由蚊子、埃及伊蚊和寇蚊三大类。蚊子,也称为疟疾蚊子,是疟疾的传播媒介。夏日黄昏时分,雄性蜂拥而至,吸引雌蚊飞交配,这种现象被称为"婚逃亡",早在1634年就有蚊子飞翔的观察记录。

为何“蚊”约黄昏后?上海科学家发现雄蚊求爱的化学语言和交配的分子机制

摄影:Abdoulaye Diabate

王思宝团队通过实地采集婚蝇和非婚飞雄性根据蚊子头部基因表达的对比分析,发现两个生物钟的核心基因每和天在雄性蚊子头部的表达明显增加,每一次或每一次的表达都会显著抑制雄性蚊子的婚蝇, 从而降低配接速率。

为什么黄昏前后会有"蚊子"?研究人员测量了光照和不同温度对蚊子交配活动的影响。研究发现,光和温度对结婚和交配的影响是通过调节生物钟基因per和tim的表达来实现的,从而揭示了生物钟通过整合光和温度信号来协调蚊子结婚和交配的分子机制。

雄性蚊子求爱的化学语言是什么?

雄性蚊子只有在婚姻期间成功求偶后才能与雌性蚊子交配。作为婚姻的压力游戏,雄性蚊子向雌性蚊子求爱化学语言"性信息素"究竟是什么活性成分,一直是一个未解之谜。

以前的研究发现,昆虫表皮碳氢化合物(CHCs)不仅可以"滋润"和防止体内水分流失,而且作为信息化合物在昆虫求偶和交流中起着重要作用。王思宝的研究小组发现,参与CHC合成的基因desat1在雄性蚊子的表达中显著增加,而干扰抑制desat1的表达也影响了结婚和交配的行为。研究人员推测,desat1可能参与了蚊子信息素的合成。为了确定调节与雄性蚊子交配的chC成分,研究人员发现,在抑制desat1的表达后,chC成分中的27烷显着减少。

为何“蚊”约黄昏后?上海科学家发现雄蚊求爱的化学语言和交配的分子机制

"有趣的是,在腹部涂抹合成27烷的雄性蚊子显着增加了对雌性蚊子的性吸引力并增加了受精率,这表明27ane是蚊子性信息素的活性成分。王思宝研究员介绍。这是蚊子信息素的活性成分首次被鉴定出来,解决了蚊子被追捧时化学通讯的谜团。

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Wang的团队与美国约翰霍普金斯大学,美国国立卫生研究院和布基纳法索的Sant科学研究所的研究人员一起,在疟疾流行的西非进行了户外测试,证实了生物钟基因在调节自然环境中蚊子传播的飞行和交配行为方面的功能和作用。

"这项创新研究促进了对蚊子交配和求偶机制的理解,并为开发绿色蚊子控制技术提供了新的思路和方法。"中国科学院中国昆虫学会会长说。例如,通过操纵蚊子婚姻干扰交配或集中诱杀,或使用性信息素增强"没有生殖能力的雄性蚊子"对雌性蚊子的性吸引力和交配竞争力,为有效实施蚊子遗传控制策略奠定了理论基础,也为减少杀虫剂的使用和改善环境污染提供了新的途径。

专栏编辑:黄海华 文字编辑:黄海华 图片编辑:于静

来源:作者:黄海华

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