编者按:以下文章经The Conversation许可转载,The Conversation是一家报道最新研究的在线出版物。
控制疟疾是一场在多条战线上进行的战争。 蚊帐和蚊香将蚊子从它们的人类盛宴中驱赶开; 疫苗从内部保护我们,环境措施清除蚊子喜欢繁殖的死水。
但科学家们并不满足于卧室,而是将目光投向更深处——蚊子的私密性生活。 在一项新的研究中,哈佛大学公共卫生学院和佩鲁贾大学的研究人员发表在《PLoS Biology》上,展示了一种激素的重要性。 这种激素由雄性蚊子在性行为期间传递给雌性蚊子。 这种激素会打开一个开关——作者称之为“交配信号”——告诉她将资源转移到产卵上。 阻断这个开关的激活可能成为限制蚊子数量,从而阻止疟疾传播的新方法。
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共同作者弗拉米尼亚·卡特鲁西亚和弗朗切斯科·巴尔迪尼非常熟悉蚊子的生殖世界。 他们曾共同研究过先前的一项研究,研究精液(以凝结块的形式传递,称为交配栓)中发现的蛋白质在刺激雌性身体和行为变化中的作用。 然而,这一次,两人和其他人专注于雄性类固醇激素 20-羟基蜕皮甾酮 (20-E) 的贡献,该激素存在于冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)的交配栓中,冈比亚按蚊是携带疟原虫疟疾寄生虫的蚊子种类。
卡特鲁西亚说:“我们寻找 20E 是因为它通常与雄性生殖无关,所以我们想了解为什么冈比亚按蚊雄性会产生并将如此大量的这种激素转移给雌性,因为我们怀疑这种转移可能具有重要的生殖作用。”
他们发现,性行为后,20E 激素与雌性蚊子生殖道中的一种蛋白质相互作用,刺激卵子产生。 该研究还发现了它的作用机制:雄性激素和雌性蛋白质的相互作用促进了雌性卵巢中脂肪的积累,从而导致卵子的产生更快、数量更多。 另一方面,“处女雌性”很少发育卵子。
卡特鲁西亚说,虽然他们的搜索绝非全面,但他们没有意识到动物界中存在类似的相互作用。
巴尔迪尼说:“这是首次在任何昆虫物种中,雄性激素被证明直接与雌性蛋白质相互作用并改变雌性的繁殖能力。”
卡特鲁西亚说,他们的发现可以用于两种方法来靶向和减少蚊子数量,要么抑制激素的产生,要么抑制激素与雌性的相互作用。 这可以通过目前用于抑制蚊子数量的杀虫剂以及不育昆虫技术来实现——不育昆虫技术是将大量不育的、通常是雄性的昆虫释放到种群中,它们与自然雄性竞争并与雌性交配,以减少下一代昆虫的数量。
她说:“[我们可以]操纵雄性,使它们不会产生和转移功能性激素。” “然后可以将这些雄性释放到野外,用于不育昆虫技术等控制策略,以抑制自然蚊子种群。”
她补充说:“我们可以设计抑制剂,以防止雌性发育卵子。 这些抑制剂可以掺入目前用于杀死蚊子的杀虫剂配方中(用于蚊帐或室内滞留喷洒)。”
“这样,如果杀虫剂由于抗药性而无法杀死蚊子,蚊子仍然不会产卵,也不会将杀虫剂抗药性传递给后代。 这将延长杀虫剂的寿命和功效,杀虫剂是我们对抗疟疾和蚊子的最佳武器。”
伦敦大学圣乔治学院分子寄生虫学教授桑吉夫·克里希纳说,对抗药性的产生是一个问题,虽然有人试图开发新的杀虫剂,但人们欢迎采取新方法来解决蚊子数量和疟疾问题。
他说:“蚊虫控制,其中区域蚊虫繁殖控制是重要的组成部分,已被证明在使用[杀虫剂]浸渍蚊帐方面对降低疟疾死亡率有益。”
“蚊子正变得对某些杀虫剂产生抗药性,并且还被选择发生行为改变,使其适应性更强,从而减少暴露于蚊帐的机会。 如果能够开发出一种新方法,这将对对抗疟疾的整体工具包非常有帮助。 这项研究的发现为一种不同的方法奠定了基础,但在成果转化为疟疾控制的益处之前,还有很多工作要做。”
其他研究冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)(按蚊在希腊语中意为“一无是处”)生物防治方法的工作包括感染蚊子沃尔巴克氏体细菌的想法,这使得它们暂时对疟疾寄生虫产生抗性。 雌性也在这方面发挥着关键作用,因为细菌感染只能在雌性及其后代之间传播。
至于根除蚊子,有人认为,与对人类造成的危害相比,彻底清除某些携带疟疾寄生虫的物种不会损害生态系统——尤其是与对人类造成的危害相比。
The Conversation 由以下大学资助:阿伯丁大学、伯明翰大学、布里斯托尔大学、卡迪夫大学、伦敦城市大学、格拉斯哥卡利多尼亚大学、利物浦大学、开放大学、索尔福德大学、谢菲尔德大学、萨里大学、伦敦大学学院和华威大学。 它还接受来自以下机构的资助:Hefce、Hefcw、SFC、RCUK、The Nuffield Foundation 和 The Wellcome Trust.
本文最初发表于The Conversation。 阅读原文。