二氧化碳：在工业生产过程中，我们排放了过多的二氧化碳。我们在植被中固定的二氧化碳还不够。哦，而且我们呼出的气体中存在的二氧化碳，为携带西尼罗河病毒和疟疾等疾病的蚊子提供了通往我们血液的真正 GPS 定位。洛克菲勒大学的研究人员在果蝇和蚊子的二氧化碳感应神经元中发现了两种表达的蛋白质——他们说，这一发现可能有助于他们设计出更好的驱虫剂，以保护我们免受携带疾病的昆虫侵害。
“一旦我们证明蚊子受体的功能与果蝇受体相同，我们就会从制药公司那里获得启发——一旦他们心中有了蛋白质靶点，[我们]就可以筛选其抑制剂。”神经遗传学家莱斯利·沃斯霍尔说，她是本周《自然》杂志发表的这项研究的主要作者。
自 2001 年以来，人们就已经知道，当果蝇触角中的神经元感知到二氧化碳时，它们会释放化学感觉受体蛋白 Gr21a。然而，根据她自己和他人的研究，沃斯霍尔知道昆虫需要两种受体蛋白来检测常见的气味，如水果和花朵。“其中一种与气味结合，”她说，“另一种对于使[结合的蛋白质]发挥作用至关重要。”
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通过检查果蝇触角中的其他味觉受体，沃斯霍尔的团队发现，一种特定的蛋白质——Gr63a——在幼虫和成虫中都与 Gr21a 共表达。通过基因工程改造仅释放两种蛋白质之一的果蝇，洛克菲勒小组确定，两种蛋白质的组合对于使触角神经元活跃起来是必要的。例如，一种 Gr63a 突变体的果蝇品系无法检测到正常果蝇（厌恶二氧化碳）会逃离的浓缩二氧化碳混合物。
然后，沃斯霍尔转向蚊子基因组，寻找与果蝇基因相似的基因。该团队发现了两个有力的候选基因：GPRGR22 和 GPRGR24。“它们的相似度分别为 62% 和 48%，这在化学感觉受体领域是非常相似的，”沃斯霍尔指出。“就其他味觉受体和嗅觉受体而言，果蝇和蚊子之间几乎没有什么共同之处，因此这些基因的保守性非常强。”
然而，与果蝇不同的是，蚊子的二氧化碳感应神经元位于它们的上颚须中（上颚须是位于昆虫喙两侧的特殊感觉器官，雌性蚊子用它从宿主身上吸血）。加州理工学院的研究员格雷格·苏的实验室率先鉴定了果蝇的二氧化碳敏感神经元，他认为神经元的位置可能解释了昆虫物种之间的一个主要行为差异：“这也许就是原因，”他推测，“蚊子被二氧化碳吸引，而果蝇则被二氧化碳排斥。”
沃斯霍尔现在希望通过开发一种有效的驱虫剂来禁用这些受体——至少在蚊子身上是这样。目前行业标准的驱虫喷雾剂成分是 DEET，但据沃斯霍尔称，没有人确切知道它是如何工作的。她相信她的实验室将能够通过抑制 GPRGR22 和 GPRGR24 来改进 DEET。“我们设计的任何东西都需要安全、廉价，以便在发展中国家使用，”沃斯霍尔说。“它们必须是能够安全地停留在你的皮肤上，但在你周围形成一层云雾，并对即将叮咬你的蚊子起作用的分子。”