مطالعه جدید توسط محققان جانز هاپکینز نشان می دهد که یک ناحیه تخصصی از مغز پشه مزه ها را با بوها مخلوط می کند تا طعم های منحصر به فرد و ترجیحی ایجاد کند. آنها می گویند این یافته ها امکان شناسایی ماده ای را افزایش می دهد که "طعم انسانی" را برای گونه های حامل مالاریا از پشه ها دفع می کند، بنابراین به جای اینکه با ما جشن بگیرند، بیماری را برای خود نگه می دارند و به طور بالقوه حدود 450 نفر را نجات می دهند. 000 نفر در سال در سراسر جهان زندگی می کنند.
گزارشی در مورد این تحقیق در 3 اکتبر در مجله Nature Communications به صورت آنلاین منتشر شد.مالاریا یک بیماری انگلی عفونی انسان و حیوان است که از طریق نیش پشه ماده آنوفل گامبیا منتقل می شود. در سال 2015، کارشناسان تخمین می زنند که با وجود چندین دهه تلاش برای ریشه کنی و کنترل پشه، 214 میلیون نفر، عمدتاً در آفریقا، تحت تأثیر قرار گرفتند. هیچ واکسنی برای مالاریا وجود ندارد، و اگرچه بیماری در مراحل اولیه قابل درمان است، درمان در مکان‌هایی که آندمیک است پرهزینه و دشوار است.
"همه پشه‌ها، از جمله پشه‌هایی که مالاریا را منتقل می‌کنند، از حس بویایی خود برای یافتن میزبانی برای یک وعده غذایی خون استفاده می‌کنند. هدف ما این است که به پشه‌ها اجازه دهیم به ما بگویند چه بوهایی را برایشان منفور می‌دانند و از آن برای حفظ آنها استفاده کنیم. کریستوفر پاتر، دکترا، استادیار علوم اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز، می‌گوید از گاز گرفتن ما.
از آنجایی که بو برای بقای پشه ضروری است، هر پشه دارای سه جفت "بینی" برای تشخیص بو است: دو آنتن، دو کف فک بالا و دو برچسب.کف فک بالا زائده های ضخیم و مبهمی هستند که از ناحیه پایین سر پشه بیرون زده اند، کم و بیش موازی پروبوسیس آن، غلاف بلند و انعطاف پذیری که "سوزن تغذیه" خود را تا زمانی که لازم باشد زیر پوشش نگه می دارد. در نوک پروبوسیس، برچسب وجود دارد، دو ناحیه کوچک که هم نورون‌های چشایی دارند که مزه‌ها را می‌گیرند و هم نورون‌های بویایی را برای تشخیص مواد معطر.
برای درک بهتر اینکه چگونه An. پشه‌های گامبیایی که باعث مالاریا می‌شوند، اطلاعات بویایی را از بسیاری از مناطق حسی دریافت و پردازش می‌کنند، تیم پاتر می‌خواست ببیند نورون‌های بویایی از آن مناطق به کجا در مغز می‌روند.
آنها از یک تکنیک ژنتیکی قدرتمند استفاده کردند - به گفته پاتر که قبلاً در پشه ها انجام نشده بود - تا نورون های خاصی را سبز کنند. برچسب سبز درخشان به گونه ای طراحی شده است که به طور خاص در نورون هایی ظاهر شود که بوهای پیچیده را از طریق پروتئین هایی به نام گیرنده های بو (ORs) دریافت می کنند، زیرا نورون های OR برای تشخیص انسان از سایر حیوانات خونگرم در پشه های Aedes aegypti که حامل ویروس زیکا هستند، شناخته شده است.
"این اولین باری است که محققان موفق شدند به طور خاص نورون های حسی را در پشه ها مورد هدف قرار دهند. قبلاً مجبور بودیم از مگس ها به عنوان جایگزینی برای همه حشرات استفاده کنیم، اما اکنون می توانیم به طور مستقیم حس بویایی را در حشراتی که پخش می شوند بررسی کنیم. مالاریا، دکتر اولنا ریابینینا، نویسنده اصلی این مطالعه و یک عضو فوق دکتری در حال حاضر در کالج امپریال لندن می گوید. "ما از اینکه تکنیک ژنتیکی ما چقدر خوب کار می کند و اینکه اکنون چقدر آسان است که نورون های تشخیص بو را ببینیم شگفت زده شدیم. سهولت شناسایی قطعا کار ما را برای مطالعه این نورون ها در آینده ساده می کند."
پاتر می‌گوید همانطور که انتظار می‌رفت، نورون‌های OR از شاخک‌ها و کف فک بالا به سمت نواحی متقارن مغز به نام لوب‌های آنتن رفتند، درست مانند مگس‌ها. اما پاتر وقتی دید که نورون‌های OR از برچسب به ناحیه به اصطلاح زیر مری رفتند، کاملاً متعجب شد، که به گفته او، هرگز قبلاً با حس بویایی در هیچ مگس یا حشره‌ای مرتبط نبوده است. فقط با حس چشایی همراه بود.
پاتر می‌گوید: «این یافته نشان می‌دهد که شاید پشه‌ها فقط بوی ما را دوست ندارند، بلکه طعم ما را نیز دوست دارند. این احتمال وجود دارد که مواد خوشبو کننده ای که از پوست ما خارج می شود توسط برچسب گرفته شود و بر طعم ترجیحی پوست ما تأثیر بگذارد، به خصوص زمانی که پشه به دنبال مکانی برای نیش زدن است.»
پاتر می گوید این یافته به طور بالقوه راه دیگری برای دفع پشه ها به محققان ارائه می دهد. آنتن ها و کف فک بالا برای دریافت سیگنال های دوربرد تخصصی تر هستند، در حالی که برچسب ها مستقیماً با پوست ما تماس دارند. در واقع، پاتر می‌گوید، پشه‌ها قبل از تزریق پروبوسیس سوزنی خود، از برچسب برای کاوش روی پوست قربانی استفاده می‌کنند. او می‌گوید: «ما واقعاً نمی‌دانیم چرا آنها این کار را می‌کنند، اما گمان می‌کنیم که آنها به دنبال نشانه‌های حسی هستند که به دسترسی آسان به یک رگ خونی اشاره می‌کنند. "این نشان می‌دهد که ترکیبی از مواد دفع کننده می‌تواند از دو طریق از نیش زدن پشه‌ها جلوگیری کند. یکی می‌تواند نورون‌های آنتن را هدف قرار دهد و احتمال نزدیک شدن بیش از حد آنها را کاهش دهد، در حالی که دیگری می‌تواند نورون‌های برچسب‌دار را مورد هدف قرار دهد و باعث شود پشه‌ها با انزجار از خود دور شوند. قبل از مکیدن خون ما - اگر آنقدر نزدیک شوند که روی ما فرود بیایند."
او می‌گوید سیستم ژنتیکی دو بخشی که پاتر برای تولید نورون‌های درخشان ابداع کرد، ترکیب و تطبیق پشه‌های تغییر یافته ژنتیکی برای تولید صفات جدید را برای آزمایشگاه‌های او و دیگر آسان‌تر می‌کند. گروه او قبلاً نوعی از An را ایجاد کرده است. پشه‌های گامبیایی که نورون‌های OR آنها پس از فعال شدن سبز می‌درخشند. بنابراین دانشمندان می توانند ببینند که کدام نورون ها در پاسخ به یک بوی خاص روشن می شوند.
پاتر می گوید: "با استفاده از این روش، ما امیدواریم که بوی خوشی پیدا کنیم که برای ما بی خطر و خوشبو باشد، اما در غلظت های بسیار کم پشه ها را دفع کند."
گروه او همچنین توانستند مغز پشه های نر و ماده را با هم مقایسه کنند. از آنجایی که فقط ماده‌ها از حس بویایی خود برای یافتن انسان‌ها استفاده می‌کنند و نرها فقط از شهد تغذیه می‌کنند، قبلاً تصور می‌شد که نرها فقط یک حس بویایی ابتدایی دارند. در عوض، گروه پاتر دریافتند که مغز مردان در تشخیص بوها به همان اندازه زنانه پیچیدگی دارد، اما نورون‌های بویایی کمتری دارند.پاتر می‌گوید: "به نظر می‌رسد که نرها ممکن است نسخه کوچک‌تری از حس بویایی زنان داشته باشند. بنابراین آنها هنوز می‌توانند هر چیزی را که یک ماده بو می‌دهد، نه به خوبی، بو کنند."
گروه او قصد دارد انواع دیگر نورون ها را مطالعه کند تا بهتر بفهمد چگونه سیگنال های سه نوع گیرنده بویایی پشه ها برای تأثیرگذاری بر رفتار آنها برهم کنش می کنند. به عنوان مثال، چرا اسید لاکتیک به خودی خود جذاب نیست اما وقتی با دی اکسید کربن مخلوط می شود بسیار جذاب است؟
پاتر می‌گوید: «ما می‌خواهیم بفهمیم چه مناطق و نورون‌هایی در مغز منجر به این اثر ترکیبی می‌شوند. "اگر بتوانیم آنها را شناسایی کنیم، شاید بتوانیم از کار کردن آنها نیز جلوگیری کنیم."
