这一发现为一种针对蚊子的杀虫剂打开了大门,这种杀虫剂可以保护有益昆虫

加州大学河滨分校(UCR)的一项基因发现可能会永久性地将携带疾病的蚊子转变为青少年,永远不会发育或繁殖。

与传统的科学思维相反,UCR昆虫学家Naoki Yamanaka在2018年发现,一种关键的类固醇激素需要转运蛋白进入或离开果蝇细胞。蜕皮激素是一种激素,没有它,苍蝇无法发育成虫或繁殖。

在他发现之前,教科书上说蜕皮激素可以自由地穿过细胞膜,轻松地从细胞膜上滑过。“我们现在知道这不是真的,”Yamanaka说。

从虫卵到产卵的成虫,蜕皮激素在每一种昆虫生命周期的某个阶段都是必需的。Yamanaka在2018年发现的蜕皮激素转运体以及最近研究中发现的其他一些物质存在于Yamanaka测试的每一种昆虫中。然而,他在这项新研究中发现,蚊子是独一无二的。

在果蝇中发现的四种转运蛋白中,只有三种存在于蚊子中。它们缺乏最主要和最关键的蜕皮激素转运体。

Yamanaka说:“这种主要的基因不知怎的,神秘地在蚊子中消失了。”

这些发现最近发表在《pNAS》上。

这一发现为一种针对蚊子的杀虫剂打开了大门,这种杀虫剂不会伤害有益的蜜蜂或其他传粉者。然而,它会影响研究中使用的埃及伊蚊,它传播寨卡病毒、登革热、黄热病、基孔肯雅热和其他病毒。

Yamanaka说:“我们可以开发出一种化学物质来阻止这些蜕皮激素转运体的功能,但不会影响对其他昆虫至关重要的原始转运体。脱靶效应发生的几率很低。”

加州大学河滨分校的一项相关研究,由细胞生物学家Sachiko Haga-Yamanaka领导,试图定位人类体内类似的激素运输机制。

Yamanaka说:“教科书上说,类固醇激素可以自由地进出人体细胞,但基于我们对昆虫的研究,我们对此表示怀疑。”

Yamanaka的研究得到了美国国立卫生研究院的资助。他的实验室现在正在筛选能够阻止蚊子蜕皮激素输入的化学物质。他还在研究其他动物体内的蜕皮激素转运体。确实存在其他方法来确保当地蚊子种群不能繁殖。将不育的、经过辐射的雄性蚊子释放到野外与雌性蚊子交配,会产生无法孵化的卵,这项技术消除了对杀虫剂的需要。

虽然有这样的有效方法来控制当地的蚊子数量,但Yamanaka觉得开发额外的工具很重要,这样我们就可以在许多不同的情况下处理与蚊子有关的问题。

Yamanaka说:“让蚊子灭绝是不可能的。依赖一种工具来控制它们是危险的。随着气候变暖,它为它们的繁殖创造了更有利的条件,它们只可能成为一个更大的问题,特别是在南加州。”

这项研究由NIH/美国国立卫生研究院资助。

参考文献:“Essential functions of mosquito ecdysone importers in development and reproduction” by Lewis V. Hun, Naoki Okamoto, Eisuke Imura, Roilea Maxson, Riyan Bittar and Naoki Yamanaka, 13 June 2022, proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2202932119