▲夏日黃昏，按蚊在戶外婚飛和交配（Abdoulaye Diabate拍攝）
通過傳播瘧疾、登革熱、寨卡等疾病，小小蚊子每年竟可“殺人”超過70萬！最近，上海科學家揭開了瘧疾的主力傳播者——按蚊的婚飛和求偶奧秘，並發現了雄性按蚊用以吸引配偶的“愛的氣味”分子。這些發現有望為研發綠色環保的滅蚊藥劑提供新思路。今天凌晨，由中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員王四寶領銜的這一成果在線發表於國際頂尖學術期刊《科學》雜誌。
蚊子種類繁多，常見的主要有按蚊、伊蚊和庫蚊三大類。其中，按蚊又稱瘧蚊，是瘧疾的傳播媒介，主要在夜間活動。據世界衛生組織統計，全球每年約有2億到3億新發瘧疾病例，每年奪走約50萬人生命。為遏制這個具有超強繁殖能力的“殺手”，科學家已與之鬥智鬥勇幾百年。
▲按蚊交配（左為雄蚊，右為雌蚊）（王官棟和孫佩璐拍攝）
長期以來，人類主要依賴化學殺蟲劑滅蚊，濫用化學農藥導致的蚊蟲抗藥性、環境汙染等問題日益突出，迫切需要研發新的替代工具，安全有效地控制蚊蟲的種群數量。近年來，蚊蟲遺傳防治技術研究發展迅速，瞭解蚊蟲的“婚配”規律，成了科學家開發綠色防蚊手段的突破口。
每到夏日黃昏，就到了按蚊“相親大會”的時刻，專家稱之為“婚飛”。此時，雄性按蚊會集結成群在空中飛舞，吸引雌蚊飛入後進行求偶交配。雌蚊受精後，一般此後都不再交配。所以，科學家就培育出不育的雄蚊，使得與之交配的雌蚊無法生育。
不過，令科學家鬱悶的是，實驗室培育出的雄蚊，在自然界中不是錯過了婚飛時刻，就是不受雌蚊青睞，結果抑蚊效果甚微。
為了破解按蚊的婚配規律之謎，王四寶研究團隊2013年起就開始了探尋其分子機制之路。“按蚊選擇在夏季的黃昏婚飛，那麼昏暗的光照和適宜的溫度是否就是參與調控其求偶行為的重要環境參數呢？”研究團隊順著這一思路，從戶外捕捉了參與婚飛的按蚊，又在室內捕捉了不參與婚飛的按蚊，從它們頭部提取出RNA，並綜合運用一系列先進研究手段進行大量研究後發現，光照和溫度對按蚊婚飛和交配的影響，是通過調控生物鐘基因per和tim的表達來實現的。
▲瘧疾媒介按蚊婚飛和求偶的奧秘
“這兩個基因中任何一個受抑制，都會影響按蚊求偶的成功率。”王四寶說，但這又讓他們思考另一個問題：雄蚊只有求偶成功後才能與雌蚊交配，它們是靠什麼來成功贏得雌蚊青睞的呢？於是，他們又順藤摸瓜找到了參與合成昆蟲表皮蠟層中碳氫化合物的desat1基因。這個基因參與合成的二十七烷正是雄性按蚊用來釋放“愛的氣味”的性信息素分子。
當科研人員在雄性按蚊腹部塗抹了人工合成的二十七烷後，這些雄蚊果然在雌蚊眼中“魅力”大增，其求偶和交配成功率顯著提升。“更有意思的是，desat1的表達同樣受per和tim的調控。這就更加完美地解釋了按蚊在夏季黃昏婚飛的行為。”王四寶說，在實驗室得到這些結果後，他們又花了一年多時間，在非洲布基納法索的博博迪烏拉索地區開展了戶外驗證，最終證實了他們的結論。
▲王四寶研究員在觀察按蚊求偶行為（楊正行拍攝）
《科學》雜誌審稿人認為，這一研究極大促進了人們對按蚊婚飛和求偶交配發生機制的理解，也為研發蚊蟲綠色防控技術提供了新思路和新方法。比如，可以通過操縱蚊蟲婚飛來幹擾交配或集中誘殺，或者利用性信息素增強不育雄蚊吸引野外雌蚊的能力，為蚊蟲遺傳防治策略的高效實施、實現減藥控蚊提供理論基礎和新途徑。
作者：許琦敏
編輯：許琦敏
責任編輯：任荃
圖片來源：均為研究組提供
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