PNAS：失聪的雄蚊不会交配

这种戏剧性的变化很容易产生。“缺乏单一基因trpVa，对蚊子的交配行为产生了深远的影响，”分子，细胞和发育生物学部门的博士后学者，共同主要作者Dhananjay Thakur解释说。

发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of The National Academy of Sciences）上的研究结果可能对我们如何通过更好地控制蚊子载体（如埃及伊蚊）的数量来管理疾病传播产生重大影响。埃及伊蚊每年感染数亿人，导致疾病的病毒。

活泼的蚊子

“在夏天的晚上，我们经常看到成群的蚊子聚集在水边或路灯下。这些聚会本质上是大规模的交配活动，”联合主要作者、加州大学圣巴巴市大学前博士后Yijin Wang说。尽管蚊子具有非凡的繁殖能力，但科学家对其分子和神经机制的了解仍然有限。

埃及伊蚊的求偶过程通常是这样的：雌性以500赫兹左右的频率拍打翅膀。当雄性听到这个声音时，它们会起飞，发出大约800赫兹的嗡嗡声。当雌性在场时，雄性也会迅速调整这个频率。然后是一个快速的空中会合，情人们各奔东西。雄性总是在寻找新的潜在伴侣，但成功交配的雌性通常不会再这样做。

Montell和共同主要作者Yijin Wang， Thakur和Emma Duge怀疑听觉在这种行为中发挥了作用，所以他们研究了昆虫的听觉神经元。它们位于被称为约翰斯顿器官的天线底部。正如Montell的实验室最近发现的那样，触角是宏伟的多感官装置，充满了嗅觉、机械感觉甚至热红外感测器。在目前的研究中，研究小组专注于一种叫做TRPVa的特殊感觉通道――以及相应的基因，TRPVa――这是蚊子对果蝇听觉所需通道的类似物。

该团队使用CRISPR-Cas9敲除了埃及伊蚊中编码TRPVa的基因。由此产生的动物对声音没有反应。事实上，他们发现声音不会引起约翰斯顿器官神经元的电活动。昆虫真的是聋子。

当作者将失聪的雌性和雄性放在一个房间里时，什么也没有发生。“如果它们听不到雌鸟拍打翅膀的声音，它们就不感兴趣，”蒙泰尔说。另一方面，它们的听觉同伴却没有浪费时间忙起来：在几分钟内交配多次。

浪漫的配乐

听觉不仅是雄性交配的必要条件，似乎还足以唤起它们的欲望。当作者向正常雄性播放雌性拍击翅膀的声音时，雄性通常会用腹部推力来回应。他们已经做好了行动的准备。失聪的男性几乎没有抽搐。

然而，雌性则是另一番景象。失聪的女性仍然有一些欲望。“对雌性的影响很小，但对雄性的影响是绝对的，”蒙特尔说。该团队计划在未来的工作中研究这些差异。

“我认为我们的重大发现如此令人震惊的原因是，在大多数生物体中，交配行为依赖于几种感官线索的组合，”蒙特尔的博士生之一杜格说。“失去一种感官就能彻底消灭交配，这一事实令人着迷。”

作者认为，他们的研究结果――声音在交配中的作用和TRPVa在听力中的作用――可以推广到其他种类的蚊子。

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蚊子的生理机能揭示了听觉对这些昆虫有多重要。Montell解释说，雄性蚊子是所有已知昆虫中听觉神经元最多的。雌性只有一半。这仍然很多，但听觉对雄性来说更为重要。

为了确定哪些神经元表达trpVa基因，作者在蚊子基因组中添加了一个编码绿色荧光蛋白的基因。他们这样做的方式是，荧光蛋白在trpVa启动子的控制下间接表达。启动子是一个DNA序列，通常位于一个基因的开始，酶结合在这里开始转录，在这种情况下触发那些绿色荧光蛋白的产生。现在突变的蚊子会在所有正常产生TRPVa的地方产生绿色荧光蛋白。因此，同样的蚊子为实验提供了测试对象，并为分析提供了亮绿色的TRPVa表达图。

不出所料，研究小组发现trpVa在约翰斯顿器官中表达。他们可以清楚地追踪听觉神经元从那里进入大脑的路径，并看到雄性和雌性蚊子之间这些路径的差异。

劫持蚊子求偶

埃及伊蚊传播的病原体每年感染约4亿人，其中约1亿人患上登革热、寨卡病毒和黄热病等疾病。这意味着了解它的行为和生命周期可以为我们提供预防疾病的工具和见解。

一种潜在的控制昆虫媒介的方法是昆虫不育技术（SIT），其工作原理是释放大量不育雄虫与雌虫交配。在某些昆虫中，如蚊子，成功的交配会阻止雌性寻找其他伴侣。而且，如果雌性与不育的雄性交配，它实际上不会产生后代。理论上，这可以抑制种群数量。

这项技术对某些农业害虫，如加州蝇蛆，效果惊人。蒙泰尔说：“你没有听说过这种害虫的事实证明了这种害虫是多么的成功，因为30年前，它到处都是新闻。”

但在埃及伊蚊中，SIT的成功受到不育雄蚊竞争力的限制；它们必须先接近雌性，才能让计谋奏效。目前，这项技术还不能对蚊子数量造成足够的抑制，使它们降至临界阈值以下，从而导致蚊子数量直线下降。鉴于听觉在蚊子求偶过程中的核心作用，trpVa可能为提高SIT的有效性提供了一个目标。蒙特尔的实验室正在研究几种方法，使不育的雄性动物在竞争中胜出。希望这个技巧能像这些不挑剔的爱好者一样简单明了。