IR21：一段古老的基因 苍蝇靠它来躲避温暖 蚊子靠它来寻找人类

近日发表在《科学》（Science）杂志上的一篇论文中，生物学教授保罗·加里蒂（Paul Garrity）报告说，他们的团队已经发现蚊子是如何利用人类的体温来追踪到人类并叮咬的。

蚊子虽然体型非常小，但却是地球上最致命的动物之一。每年有数十万人死于疟疾、登革热、西尼罗河病和黄热病等蚊媒疾病。保罗·加里蒂和他的同事们的这一发现，证明了未来有可能使用基因手段摧毁这些昆虫的温度传感器，这样它们就不会传播疾病了。

20世纪初，在印度服务的英国科学家弗兰克·米尔伯恩·霍利特（Frank Milburn Howlett）注意到，在他喝茶的时候，蚊子总是在他的茶壶周围盘旋。后来他做了一个实验，他用一个松散的纱布袋装满昆虫，并把它放在一个装满热水的试管附近。他在研究论文中写道，当管子的热量传到动物身上时，“效果非常有趣”。蚊子被吸引到离上升的热空气最近的那边。

霍利特还观察到，蚊子似乎并没有攻击冷血动物，这表明是人类身体的热量吸引了它们。后来的其他研究表明，在几英尺的距离内，蚊子依赖于我们呼出的二氧化碳，我们发出的气味，以及视觉线索来找到我们。但当它们到达几英寸之内时，是我们身体的温度对它们起着主要的引导作用。

去年，加里蒂和几位同事在《神经元》杂志上发表了一篇论文，颠覆了人们对苍蝇的触角顶端温度感应受体的认识。传统上，这些受体被认为像温度计一样工作，测量周围环境的温度，让苍蝇知道环境是冷是热。相反，加里蒂和他的同事发现，受体只能检测温度的变化而不能检测温度的高低，只能让苍蝇知道周围环境是越来越热还是越来越冷。

为此，加里蒂将这些温度传感器改名为冷却单元和加热单元。它们是如此敏感，每秒能探测到几百度的温度变化。

虽然通过观察昆虫的温度变化感应细胞来了解是什么吸引它们进入人类的温暖环境似乎是有意义的。但加里蒂的研究小组认为，这是一个替代性的——而且是违反直觉的假设。也许昆虫不是朝着热的方向飞来的，也许它们是为了避开寒冷而飞来的。这将意味着冷却单元将是研究的重点。

加里蒂和他的同事们研究了一种叫做IR21a的分子受体。IR代表离子受体，一组帮助神经元传递信号的蛋白质。IR21a有助于传递昆虫周围温度下降的信号。

在他们的实验中，研究人员敲除了蚊子产生IR21a受体的基因。然后，他们将大约60只蚊子放入一个鞋盒大小的容器中，在其后壁上加热到接近37℃的温度，并给蚊子喷出二氧化碳来模拟人体呼吸。

他们观察到非变异蚊子迅速聚集在加热板上，试图进食时，变异蚊子基本上忽略了加热板。如果没有IR21a受体，它们就不能再把自己引向附近最热的地方。

在第二个实验中，蚊子被放在一个小网箱里。在笼子上方，研究人员放置了两个装满人的血液的小瓶，一个加热到23摄氏度（室温），另一个加热到31摄氏度（人手的表面温度）。与通过相同设置的非突变蚊子相比，突变蚊子对31摄氏度血液的偏好降低。

根据加里蒂的说法，每当蚊子向较低温度移动时，IR21a受体就会被激活。由于人类的体温通常比周围环境高，这意味着当蚊子接近人类时，IR21a是沉默的。简单来说就是，当蚊子远离比较温暖的人类时，IR21a受体在寒冷的刺激下会被激活。这个受体是驱使蚊子从寒冷的地方飞向温暖的。

IR21的基因起源于一种生活在4亿年前的远古海洋生物，并最终进化成了现代甲壳类动物（如龙虾和螃蟹）和昆虫。一旦现代昆虫的祖先最终冒险登上陆地，这种基因就遗传给了苍蝇和蚊子的共同祖先。当这些昆虫的进化轨迹在大约2亿年前出现分歧时，每个物种都开发出了IR21a受体的不同用途。苍蝇用它来躲避温暖，蚊子用它来寻找温暖，并以人类的血液为食。