معلومة

أنثى البعوض مصيرها في غياب الغذاء


ماذا يحدث لإناث البعوض التي تريد وضع البيض ولكنها لا تجد مضيفًا للدم من الثدييات ، فهل سيموت هذا البعوض ببساطة ، إذا لم يكن هناك ثدييات في المنطقة لن يكون البعوض موجودًا أيضًا؟


ينجذب البعوض إلى الأزهار بقدر ما ينجذب الناس - والآن يعرف العلماء السبب

بدون حاسة الشم الشديدة ، لن يبتعد البعوض كثيرًا. إنهم يعتمدون على هذا المعنى للعثور على مضيف لدغه وبقع لوضع البيض.

وبدون حاسة الشم هذه ، لم يستطع البعوض تحديد مصدر غذاءه المهيمن: رحيق الأزهار.

قال جيفري ريفيل ، أستاذ علم الأحياء بجامعة واشنطن: "يعتبر الرحيق مصدرًا مهمًا للغذاء لجميع البعوض". "بالنسبة لذكر البعوض ، الرحيق هو مصدر الغذاء الوحيد ، وتتغذى إناث البعوض على الرحيق طوال أيام حياتها ما عدا بضعة أيام."

ومع ذلك ، لا يعرف العلماء سوى القليل عن الروائح التي تجذب البعوض تجاه أزهار معينة ، أو تنفرها من الآخرين. يمكن أن تساعد هذه المعلومات في تطوير مواد طاردة أقل سمية وأفضل ، ومصائد أكثر فاعلية ، وفهم كيفية استجابة دماغ البعوض للمعلومات الحسية - بما في ذلك الإشارات التي ، في بعض الأحيان ، تقود أنثى بعوضة إلى لدغة واحدة منا.

اكتشف فريق Riffell ، الذي يضم باحثين في UW و Virginia Tech و UC San Diego ، الإشارات الكيميائية التي تقود البعوض لتلقيح نوع خاص من السحلبية لا يقاوم. كما أفادوا في ورقة نشرت على الإنترنت في 23 ديسمبر في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، تنتج السحلية باقة متوازنة بدقة من المركبات الكيميائية التي تحفز حاسة الشم لدى البعوض. بعض هذه المواد الكيميائية بمفردها لها تأثيرات جذابة أو قمعية على دماغ البعوض. عندما يتم دمجها بنفس النسبة الموجودة في السحلية ، فإنها تجذب البعوض بشكل فعال مثل الزهرة الحقيقية. أظهر فريق Riffell أيضًا أن إحدى المواد الكيميائية الرائحة التي تطرد البعوض تضيء نفس المنطقة من دماغ البعوض مثل DEET ، وهو طارد للبعوض شائع ومثير للجدل.

تظهر النتائج التي توصلوا إليها كيف يمكن للإشارات البيئية من الزهور أن تحفز دماغ البعوض مثل مضيف ذوات الدم الحار - ويمكن أن تجذب البعوضة نحو هدف أو ترسلها في الاتجاه الآخر ، كما قال ريفيل ، كبير مؤلفي الدراسة. .

تنمو السحلية ذات الأوراق الحادة ، أو Platanthera Obedusata ، في المناخات الباردة عالية الارتفاع عبر نصف الكرة الشمالي. من المحطات الميدانية في غابة Okanogan-Wenatchee الوطنية في ولاية واشنطن ، تحقق فريق Riffell من الأبحاث السابقة التي تظهر أن البعوض المحلي يقوم بتلقيح هذا النوع ، ولكن ليس أقربائه الذين ينمون في نفس الموطن. عندما غطى الباحثون الزهور بالأكياس - حرمان البعوض من إشارة بصرية للزهرة - كان البعوض لا يزال يهبط على الزهور المعبأة في أكياس ويحاول أن يتغذى من خلال القماش. من الواضح أن رائحة الأوركيد تجذب البعوض. لمعرفة السبب ، لجأ فريق Riffell إلى المواد الكيميائية الفردية التي تشكل رائحة الأوركيد ذات الأوراق الحادة.

قال ريفيل: "غالبًا ما نصف" الرائحة "كما لو كانت شيئًا واحدًا - مثل رائحة الزهرة أو رائحة الإنسان". "الرائحة هي في الواقع مزيج معقد من المواد الكيميائية - تتكون رائحة الوردة من أكثر من 300 - ويمكن للبعوض اكتشاف الأنواع الفردية من المواد الكيميائية التي تتكون منها الرائحة."

يصف ريفيل رائحة الأوركيد ذات الأوراق الحادة بأنها رائحة عشبية أو مسكية ، في حين أن أقربائها لها رائحة أكثر حلاوة. استخدم الفريق كروماتوغرافيا الغاز والتحليل الطيفي الشامل لتحديد عشرات المواد الكيميائية في روائح أنواع Platanthera. مقارنةً بأقاربها ، احتوت رائحة الأوركيد ذات الأوراق الحادة على كميات كبيرة من مركب يسمى غير الشحمي ، وكميات أصغر من مادة كيميائية أخرى ، ألدهيد الليلك.

سجل فريق Riffell أيضًا النشاط الكهربائي في هوائيات البعوض ، التي تكتشف الروائح. كل من الألدهيد غير الشرجي والأرجواني يحفز هوائيات البعوض التي هي موطن موطن السحلية ذات الأوراق الحادة. لكن هذه المركبات تحفز أيضًا هوائيات البعوض من مناطق أخرى ، بما في ذلك أنوفيليس ستيفنسي، الذي ينشر الملاريا ، و الزاعجة المصريةالذي ينشر حمى الضنك والحمى الصفراء وزيكا وأمراض أخرى.

أظهرت تجارب سلوك البعوض أن كلا من البعوض الأصلي وغير الأصلي فضل محلول ألدهيد غير شري وأرجواني مختلط بنفس النسبة الموجودة في أزهار الأوراق الحادة. إذا حذف الباحثون ألدهيد الليلك من الوصفة ، فقد البعوض الاهتمام. إذا أضافوا المزيد من ألدهيد الليلك - بمستويات موجودة في أقارب الأوركيد ذات الأوراق غير الحادة - فإن البعوض كان غير مبالٍ أو طرده الرائحة.

باستخدام التقنيات التي تم تطويرها في مختبر Riffell ، قاموا أيضًا بإلقاء نظرة مباشرة على أدمغة بعوض Aedes increpitus ، والتي تتداخل مع بساتين الفاكهة ذات الأوراق غير الحادة ، وسلالة معدلة وراثيًا من البعوض. الزاعجة المصرية تم تطويره سابقًا بواسطة Riffell والمؤلف المشارك عمر أكبري ، الأستاذ المشارك في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو. قاموا بتصوير أيونات الكالسيوم - إشارات من الخلايا العصبية النشيطة - في فص الهوائي ، وهي منطقة من دماغ البعوضة التي تعالج الإشارات من الهوائيات.

كشفت تجارب التصوير الدماغي هذه أن الألدهيد اللا شرجاني والأرجواني يحفز أجزاء مختلفة من فص الهوائي - بل ويتنافسان مع بعضهما البعض عند التحفيز: يمكن للمنطقة التي تستجيب للألدهيد الليلك أن تثبط النشاط في المنطقة التي تستجيب للألدهيد الليلكي ، والعكس صحيح. ما إذا كان هذا "الكلام المتقاطع" يجعل الزهرة جذابة أو طاردة للبعوض من المحتمل أن يعتمد على كميات الألدهيد غير الشحمي والأرجواني في الرائحة الأصلية. وفقًا لريفيل ، تمتلك بساتين الفاكهة ذات الأوراق غير الحادة نسبة تجذب البعوض ، بينما لا تجذب الأنواع ذات الصلة الوثيقة.

قال ريفيل: "إن البعوض يعالج نسبة المواد الكيميائية ، وليس مجرد وجودها أو عدم وجودها". "هذا ليس مهمًا فقط للتمييز بين الأزهار - إنه مهم أيضًا لكيفية تمييز البعوض بينك وبين. الرائحة البشرية معقدة للغاية ، والمهم على الأرجح لجذب أو طرد البعوض هو نسبة مواد كيميائية معينة. نحن نعلم ذلك يحصل بعض الأشخاص على أكثر قليلاً من غيرهم ، وربما يفسر الاختلاف في النسبة السبب ".

اكتشف الفريق أيضًا أن ألدهيد الليلك يحفز المنطقة نفسها من فص الهوائي مثل DEET. قال ريفيل إن تلك المنطقة قد تعالج الروائح "القمعية" ، على الرغم من أن المزيد من البحث يحتاج إلى التحقق من ذلك. من السابق لأوانه معرفة ما إذا كان ألدهيد الليلك قد يكون يومًا ما طاردًا فعالًا للبعوض. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فهناك مكافأة إضافية.

قال ريفيل: "رائحتها رائعة".

المؤلف الرئيسي هو Chlo & # 233 Lahond & # 232re ، الذي أجرى البحث كزميل ما بعد الدكتوراه في جامعة واشنطن وهو الآن أستاذ مساعد باحث في Virginia Tech. المؤلفون المشاركون الإضافيون هم Cl & # 233ment Vinauger ، وهو باحث سابق لما بعد الدكتوراه في جامعة واشنطن وأستاذ مساعد حالي في طلاب الدراسات العليا في علم الأحياء بجامعة Virginia Tech UW ، ريو أوكوبو وجيريمي تشان وباحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة واشنطن غابرييلا وولف. تم تمويل البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة ومكتب القوات الجوية للبحوث العلمية وجامعة واشنطن.

لمزيد من المعلومات ، اتصل بـ Riffell على 206-685-2573 أو [email protected]

أرقام المنحة: RO1-DC013693 ، R21-AI137947 ، FA9550-14-1-0398 ، FA9550-16-1-0167

جيمس أورتون
جامعة واشنطن
206-543-2580
[email protected]

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة إلى EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


يصف العلماء كيف ينجذب البعوض إلى البشر

ينجذب البعوض إلى جلد الإنسان وأنفاسه. الائتمان: جينيفيف إم تاوكس ، راي لاب ، جامعة كاليفورنيا ريفرسايد.

تنجذب إناث البعوض ، التي يمكن أن تنقل أمراضًا مميتة مثل الملاريا وحمى الضنك وفيروس غرب النيل وداء الفيلاريات ، إلينا من خلال شم ثاني أكسيد الكربون الذي نزفره ، لكونها قادرة على تعقبنا حتى عن بعد. ولكن بمجرد اقترابهم منا ، غالبًا ما يتجهون بعيدًا نحو المناطق المكشوفة مثل الكاحلين والقدمين ، وينجذبون إلى هناك بسبب روائح الجلد.

لماذا تغير البعوضة مسارها وتطير باتجاه الجلد؟ كيف تكتشف بشرتنا؟ ما هي روائح الجلد التي يكتشفها؟ وهل يمكننا منع أجهزة استشعار رائحة جلد البعوض وتقليل جاذبيتها؟

يمكن أن تساعد الأبحاث الحديثة التي أجراها علماء في جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد الآن في معالجة هذه الأسئلة. لقد نشروا تقريرًا في 5 ديسمبر في المجلة زنزانة أن المستقبلات نفسها في ملامسة الفك العلوي للبعوض التي تكشف عن ثاني أكسيد الكربون هي تلك التي تكشف عن روائح الجلد أيضًا ، وبالتالي تشرح سبب انجذاب البعوض لرائحة الجلد - الجوارب ذات الرائحة الكريهة ، والملابس البالية ، والفراش - حتى في حالة عدم وجود ثاني أكسيد الكربون2.

"لقد كانت مفاجأة حقيقية عندما اكتشفنا أن ثاني أكسيد الكربون الموجود في البعوض2 الخلايا العصبية المُستقبلة ، المُحددة cpA ، هي كاشف حساس للغاية للعديد من روائح الجلد أيضًا ، وهي في الواقع أكثر حساسية لبعض جزيئات الرائحة هذه مقارنةً بـ CO.2قال Anandasankar Ray ، الأستاذ المساعد في قسم علم الحشرات والباحث الرئيسي للمشروع. "لقد ركزنا لسنوات عديدة بشكل أساسي على الهوائيات المعقدة للبعوض من أجل بحثنا عن مستقبلات لرائحة جلد الإنسان ، وتجاهلنا جس الفك العلوي الأبسط. الأعضاء. "

حتى الآن ، ما زالت الخلايا العصبية الشمية للبعوض مطلوبة لجذب الرائحة الجلدية لغزا. الاكتشاف الجديد - أن CO2- العصبون الشمي الحساس هو أيضًا كاشف حساس لجلد الإنسان - وهو أمر بالغ الأهمية ليس فقط لفهم أساس جاذبية مضيف البعوض وتفضيل المضيف ، ولكن أيضًا لأنه يحدد هذا المستقبل المزدوج لثاني أكسيد الكربون.2 ورائحة الجلد كهدف رئيسي يمكن أن يكون مفيدًا لتعطيل سلوك البحث عن العائل وبالتالي المساعدة في السيطرة على انتقال المرض.

لاختبار ما إذا كان تنشيط cpA بواسطة الرائحة البشرية مهمًا للجذب ، ابتكر الباحثون استراتيجية جديدة قائمة على المواد الكيميائية لإيقاف نشاط cpA في الزاعجة المصرية، البعوض الذي ينشر حمى الضنك. ثم قاموا باختبار سلوك البعوضة على رائحة القدم البشرية - على وجه التحديد ، على طبق من حبيبات القدم المحملة برائحة القدم الموضوعة في نفق رياح تجريبي - ووجدوا أن انجذاب البعوض للرائحة قد انخفض بشكل كبير.

بعد ذلك ، باستخدام طريقة حسابية كيميائية طوروها ، قام الباحثون بفحص ما يقرب من نصف مليون مركب وحددوا الآلاف من الروابط المتوقعة. ثم قاموا بعد ذلك بإدراج 138 مركبًا في القائمة المختصرة بناءً على الخصائص المرغوبة مثل الرائحة والسلامة والتكلفة وما إذا كانت تحدث بشكل طبيعي. العديد من المركبات إما تثبط أو تنشط الخلايا العصبية cpA والتي تمت الموافقة على 85 بالمائة منها بالفعل للاستخدام كنكهة أو عطر أو عوامل تجميل. والأفضل من ذلك ، أن العديد منها كانت رائحتها لطيفة ، مثل النعناع ، والتوت ، والشوكولاتة ، وما إلى ذلك ، مما زاد من قيمتها للاستخدام العملي في مكافحة البعوض.

واثقًا من أنهم كانوا على المسار الصحيح ، ركز الباحثون بعد ذلك على مركبين: إيثيل بيروفات ، وهو مثبط cpA المعطر بالفواكه المعتمد كعامل نكهة في الطعام وسيكلوبنتانون ، وهو منشط cpA برائحة النعناع المعتمد كعامل نكهة ورائحة . عن طريق تثبيط العصبون cpA ، تم العثور على إيثيل بيروفات في تجاربهم لتقليل جاذبية البعوض نحو الذراع البشرية بشكل كبير. من خلال تنشيط الخلايا العصبية cpA ، كان السيكلوبنتانون بمثابة إغراء قوي ، مثل ثاني أكسيد الكربون2يجذب البعوض إلى الفخ.

وقال راي: "يمكن لمثل هذه المركبات أن تلعب دورًا مهمًا في السيطرة على الأمراض التي ينقلها البعوض وتفتح إمكانيات واقعية للغاية لتطوير طرق لاستخدام روائح بسيطة وطبيعية وبأسعار معقولة وممتعة لمنع البعوض من العثور على البشر". "الروائح التي تمنع هذا المستقبل المزدوج لثاني أكسيد الكربون2 ويمكن استخدام رائحة الجلد كطريقة لإخفائنا من البعوض. من ناحية أخرى ، يمكن استخدام الروائح التي يمكن أن تعمل كجاذبات لجذب البعوض بعيدًا عنا في الفخاخ. يمكن استخدام استراتيجيات "القناع" و "السحب" هذه ذات التكلفة المعقولة بطريقة تكميلية ، مما يوفر حلاً مثاليًا والإغاثة التي تشتد الحاجة إليها للناس في إفريقيا وآسيا وأمريكا الجنوبية - في الواقع في أي مكان تتوطن فيه الأمراض التي ينقلها البعوض. علاوة على ذلك ، يمكن تطوير هذه المركبات إلى منتجات لا تحمي فردًا واحدًا فقط في كل مرة ولكن مناطق أكبر ، ولا يلزم وضعها مباشرة على الجلد. "

حاليا ، CO2 هو الإغراء الأساسي في مصائد البعوض. توليد ثاني أكسيد الكربون2 تتطلب حرق الوقود ، وتبخير الجليد الجاف ، وإطلاق الغاز المضغوط أو تخمير السكر - وكلها مكلفة ، ومرهقة ، وغير عملية للاستخدام في البلدان النامية. تقدم المركبات المحددة في هذه الدراسة ، مثل السيكلوبنتانون ، بديلاً آمنًا وميسور التكلفة ومريحًا يمكنه أخيرًا العمل مع مصائد المراقبة والتحكم.

انضم راي في الدراسة من قبل المؤلفين الثلاثة المشاركين في الدراسة من جامعة كاليفورنيا ، جينيفيف إم تاوكس ، وديان ماكويليام ، وشون مايكل بويل ، وتوم جودا. بويل الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد.

اختبر الفريق فاعلية إيثيل بيروفات في المختبر على الزاعجة المصرية باستخدام مجموعة ذراع في قفص (تم ارتداء قفاز يد المجرب ولم تتعرض لدغات البعوض أو مواد الاختبار الكيميائية). اختبر الباحثون فعالية السيكلوبنتانون كإغراء C. quinquefasciatus، البعوض الذي ينشر فيروس غرب النيل وداء الفيلاريات ، باستخدام الفخاخ في دفيئة معدلة في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد.


لا يصاب البعوض بشكل طبيعي بعوامل المرض. يجب الحصول عليها عن طريق التغذية على الأفراد المصابين قبل أن يتمكنوا من نقلها إلى الأشخاص الأصحاء. على سبيل المثال ، شخص عضه أنوفيليس كوادريماكولاتوس، وهو ناقل محتمل للملاريا ، لا يعني أنه سيصاب بالملاريا ما لم تتغذى البعوضة أولاً على شخص يعاني من الطفيلي. من غير المحتمل أن يحدث هذا في ولاية كنتاكي.

يعد فيروس غرب النيل (WNV) أحد أكثر الفيروسات التي تنقلها المفصليات شيوعًا (فيروسات أربوفيروس) في الولايات المتحدة ، ويتم الحفاظ عليه وينتقل بين الطيور ، في المقام الأول عن طريق كوليكس البعوض. يمكن لأي شخص أن يمرض إذا عضته بعوضة مصابة. قد يعاني الأفراد المصابون من ظهور مفاجئ للحمى والغثيان والقيء والصداع الشديد. تظهر هذه الأعراض عادة في غضون 5 إلى 7 أيام بعد تعرض الشخص للعض. قد يصاب الأشخاص في أي عمر بالمرض. ومع ذلك ، فإن معدل الإصابة بالمرض يكون أكبر والأعراض أكثر حدة لدى الأشخاص الذين يبلغون من العمر 60 عامًا أو أكثر. وتتراوح معدلات الوفيات بين 2 و 20 في المائة ، وتحدث أعلى معدلات الوفيات في الفئات العمرية الأكبر.


يتنقل WNV عادة بين البعوض المنزلي والطيور.
يمكن للبعوض أن ينقل الفيروس إلى البشر والخيول والثدييات الأخرى. (www.cdc.gov)

يصاب البشر بفيروس غرب النيل فقط بعد أن لدغتهم بعوضة كانت قد أصيبت سابقًا بالعامل الممرض من طائر مصاب. لا يوجد انتقال من شخص لآخر عن طريق البعوض ، لأن تركيز الفيروس في دم الإنسان لا يصل أبدًا إلى المستوى الكافي لإصابة البعوض اللاسع. يعتبر البشر والخيول مضيفين "عرضيًا" أو "طريق مسدود" لهذا المرض. هذا يعني أن كمية الفيروس في دمهم منخفضة جدًا بحيث يصاب البعوض الذي يتغذى عليهم بالعدوى. من المرجح أن يحدث تفشي المرض من منتصف الصيف حتى أوائل الخريف عندما كوليكس السكان في ذروتهم.

الدودة القلبية للكلب تسببها دودة خيطية ، ديروفيلاريا إميتيس. إنه مرض خطير لمعظم سلالات الكلاب. يمكن للعديد من أنواع البعوض أن تنقل هذا الطفيل. يمكن للبعوضة أن تبتلع مراحل غير ناضجة من الديدان تسمى ميكروفيلاريا. بعد عدة أيام ، تنتقل اليرقات المصابة عبر أجزاء فم البعوضة إلى كلب سليم عندما تتغذى البعوضة مرة أخرى. تنمو اليرقات وتهاجر في النهاية إلى البطين الأيمن من قلب الكلب حيث تنضج وتتكاثر. يمكن أن تنمو الدودة الأنثوية البالغة إلى حوالي 11 بوصة والذكر 6 بوصات.


يمكن أن تتطور أعداد كبيرة من الديدان القلبية للكلاب البالغة في الكلب المضيف.


علم البيئة: عالم خالٍ من البعوض

القضاء على أي كائن حي سيكون له عواقب وخيمة على النظم البيئية - أليس كذلك؟ ليس عندما يتعلق الأمر بالبعوض ، كما ترى جانيت فانغ.

كل يوم ، يفتح Jittawadee Murphy غرفة ساخنة ومغلقة في معهد Walter Reed Army للأبحاث في سيلفر سبرينغ بولاية ماريلاند ، أمام سرب من البعوض الحامل للملاريا (أنوفيليس ستيفنسي). إنها تقدم لملايين اليرقات نظامًا غذائيًا من طعام السمك المطحون ، وتقدم لإناث الحمل الدم لامتصاصه من بطون الفئران غير الواعية - فهي تستنزف 24 من القوارض شهريًا. كان مورفي يدرس البعوض منذ 20 عامًا ، ويعمل على طرق للحد من انتشار الطفيليات التي يحملها. ومع ذلك ، فهي تقول إنها تفضل محوها من الأرض.

يتم تقاسم هذا الشعور على نطاق واسع. تصيب الملاريا حوالي 247 مليون شخص في جميع أنحاء العالم كل عام ، وتقتل ما يقرب من مليون شخص. يتسبب البعوض في عبء طبي ومالي إضافي من خلال نشر الحمى الصفراء وحمى الضنك والتهاب الدماغ الياباني وحمى الوادي المتصدع وفيروس شيكونغونيا وفيروس غرب النيل. ثم هناك عامل الآفات: فهي تشكل أسرابًا كثيفة بما يكفي لاختناق الوعل في ألاسكا والآن ، مع وصول أعدادهم إلى الذروة الموسمية ، تغرق خراطيمهم في اللحم البشري عبر نصف الكرة الشمالي.

إذن ماذا سيحدث لو لم يكن هناك شيء؟ هل سيفتقدهم أي شخص أو أي شيء؟ طبيعة سجية طرح هذا السؤال على العلماء الذين يستكشفون جوانب بيولوجيا البعوض والبيئة ، واكتشفوا بعض الإجابات المفاجئة.

هناك 3500 نوع مسمى من البعوض ، منها فقط بضع مئات من البعوض يعض أو يزعج البشر. إنهم يعيشون في كل قارة وموائل تقريبًا ، ويؤديون وظائف مهمة في العديد من النظم البيئية. يقول مورفي: "لقد كان البعوض موجودًا على الأرض منذ أكثر من 100 مليون عام ، وقد تطور بشكل مشترك مع العديد من الأنواع على طول الطريق". إن القضاء على نوع من البعوض يمكن أن يترك المفترس بدون فريسة ، أو النبات بدون ملقح. واستكشاف عالم خالٍ من البعوض هو أكثر من مجرد تمرين للخيال: تُبذل جهود مكثفة لتطوير أساليب قد تخليص العالم من أكثر الأنواع دمارًا وحاملة للأمراض (انظر: "الحرب ضد المجنحين").

ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، يقر العلماء بأن الندبة البيئية التي خلفتها البعوضة المفقودة ستلتئم بسرعة حيث تم ملء المكان المناسب بالكائنات الأخرى. ستستمر الحياة كما كانت من قبل - أو حتى أفضل. عندما يتعلق الأمر بالنواقل الرئيسية للأمراض ، "من الصعب رؤية الجانب السلبي للإزالة ، باستثناء الأضرار الجانبية" ، كما يقول عالم بيئة الحشرات ستيفن جوليانو ، من جامعة ولاية إلينوي في نورمال. يقول عالم الحشرات الطبي كارلوس بريسولا ماركونديس من جامعة سانتا كاتارينا الفيدرالية في البرازيل إن العالم الخالي من البعوض سيكون "أكثر أمانًا لنا". "القضاء على أنوفيليس ستكون مهمة جدا للبشرية ".

قد يحدث القضاء على البعوض أكبر اختلاف بيئي في منطقة التندرا القطبية الشمالية ، موطن أنواع البعوض بما في ذلك إيدس إمبيجر و الزاعجة السوداء. يفقس البيض الذي تضعه الحشرات في العام التالي بعد ذوبان الثلج ، ويستغرق النمو عند البالغين 3-4 أسابيع فقط. من شمال كندا إلى روسيا ، هناك فترة وجيزة تكون فيها وفيرة بشكل غير عادي ، في بعض المناطق تشكل غيومًا كثيفة. يقول عالم الحشرات دانييل ستريكمان ، رئيس برنامج علم الحشرات الطبي والحضري في وزارة الزراعة الأمريكية في بيلتسفيل بولاية ماريلاند: "هذا وضع نادر للغاية في جميع أنحاء العالم". "لا يوجد مكان آخر في العالم يوجد فيه هذا القدر من الكتلة الحيوية."

"إذا كانت هناك فائدة من وجودهم حولنا ، لكنا وجدنا طريقة لاستغلالهم. لم نرد شيئًا من البعوض إلا أن يذهب بعيدًا. ، "

تختلف الآراء حول ما يمكن أن يحدث إذا اختفت تلك الكتلة الحيوية. يقدر بروس هاريسون ، عالم الحشرات في قسم البيئة والموارد الطبيعية بولاية نورث كارولينا في وينستون-سالم ، أن عدد الطيور المهاجرة التي تعشش في التندرا يمكن أن تنخفض بنسبة تزيد عن 50٪ دون أن يأكل البعوض. باحثون آخرون يختلفون. تقول كاثي كوربي ، عالمة الأحياء البرية في خدمة الأسماك والحياة البرية الأمريكية في فيربانكس ، ألاسكا ، إن بعوض القطب الشمالي لا يظهر في عينات معدة الطيور بأعداد كبيرة ، وأن البراغيش هي مصدر أكثر أهمية للغذاء. وتقول: "نحن (كبشر) قد نبالغ في تقدير عدد البعوض في القطب الشمالي لأنهم ينجذبون إلينا بشكل انتقائي".

يستهلك البعوض ما يصل إلى 300 مل من الدم يوميًا من كل حيوان في قطيع الوعل ، والذي يُعتقد أنه يختار المسارات التي تواجه الريح للهروب من السرب. يمكن أن يكون للتغيير البسيط في المسار عواقب وخيمة في وادي القطب الشمالي الذي يهاجر من خلاله آلاف الوعل ، ويدوسون الأرض ، ويأكلون الأشنات ، وينقلون المغذيات ، ويطعمون الذئاب ، ويغيرون البيئة بشكل عام. إذا أخذنا جميعًا معًا ، فسيتم تفويت البعوض في القطب الشمالي - لكن هل هذا صحيح في أي مكان آخر؟

يقول عالم الحشرات المائية ريتشارد ميريت ، من جامعة ولاية ميتشيغان في إيست لانسينغ: "يعد البعوض من الأشياء اللذيذة التي يمكن أكلها ويسهل اصطيادها". في غياب يرقاتهم ، سيتعين على مئات الأنواع من الأسماك تغيير نظامهم الغذائي للبقاء على قيد الحياة. يقول هاريسون: "قد يبدو هذا أمرًا بسيطًا ، لكن هناك سمات مثل سلوك التغذية مطبوعة بعمق وراثيًا في تلك الأسماك". البعوض (جامبوسيا أفينيس) ، على سبيل المثال ، مفترس متخصص - فعال جدًا في قتل البعوض لدرجة أنه يتم تخزينه في حقول الأرز وأحواض السباحة لمكافحة الآفات - يمكن أن ينقرض. وفقدان هذه الأسماك أو غيرها يمكن أن يكون له تأثيرات كبيرة على السلسلة الغذائية.

كما أن العديد من أنواع الحشرات ، والعناكب ، والسمندل ، والسحالي ، والضفادع تفقد أيضًا مصدر الغذاء الأساسي. في إحدى الدراسات التي نُشرت الشهر الماضي ، قام الباحثون بتتبع مارتينز التي تتغذى على الحشرات في حديقة في كامارغ ، فرنسا ، بعد رش المنطقة بعامل ميكروبي لمكافحة البعوض 1. ووجدوا أن الطيور أنتجت في المتوسط ​​صوصين لكل عش بعد الرش ، مقارنة بثلاثة للطيور في مواقع المراقبة.

من المحتمل أن تتحول معظم الطيور الآكلة للبعوض إلى حشرات أخرى قد تظهر بأعداد كبيرة بعد البعوض لتحل محلها. قد لا تفوتها الحشرات الأخرى على الإطلاق: تتغذى الخفافيش في الغالب على العث ، وأقل من 2٪ من محتويات أمعائها من البعوض. تقول عالمة الحشرات الطبية جانيت ماكاليستر من مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها في فورت كولينز بولاية كولورادو: "إذا كنت تنفق الطاقة" ، فهل ستأكل عثة فيليه مينيون سعة 22 أونصة أم بعوضة الهامبرغر سعة 6 أونصات؟ "

مع وجود العديد من الخيارات في القائمة ، يبدو أن معظم آكلي الحشرات لن يجوعوا في عالم خالٍ من البعوض. لا توجد أدلة كافية على اضطراب النظام البيئي هنا لإعطاء القائمين بالاستئصال وقفة للتفكير.

يرقات البعوض يشكل كتلة حيوية كبيرة في النظم البيئية المائية على مستوى العالم. تكثر في المسطحات المائية التي تتراوح من البرك سريعة الزوال إلى ثقوب الأشجار 2 إلى الإطارات القديمة ، ويمكن أن تكون كثافة اليرقات في السهول المغمورة عالية جدًا بحيث يؤدي تلويها إلى تموجات عبر السطح. تتغذى على الأوراق المتحللة والمخلفات العضوية والكائنات الحية الدقيقة. السؤال هو ما إذا كانت مغذيات الفلتر الأخرى ستتدخل بدون البعوض. يقول جوليانو: "تعالج الكثير من الكائنات المخلفات. فالبعوض ليس هو الوحيد المتورط أو الأكثر أهمية". "إذا أخرجت برشامًا واحدًا من جناح طائرة ، فمن غير المرجح أن تتوقف الطائرة عن الطيران."

قد تعتمد التأثيرات على جسم الماء المعني. يرقات البعوض هي أعضاء مهمون في المجتمعات المتماسكة في أحواض 25-100 مليلتر داخل نباتات الإبريق 3 , 4 (ساراسينيا بوربوريا) على الساحل الشرقي لأمريكا الشمالية. أنواع البعوض (ويومييا سميثي) وميدج (Metriocnemus knabi) هي الحشرات الوحيدة التي تعيش هناك ، جنبًا إلى جنب مع الكائنات الحية الدقيقة مثل الروتيفير والبكتيريا والأوليات. عندما تغرق حشرات أخرى في الماء ، تمضغ البراغيش جثثها وتتغذى يرقات البعوض على الفضلات ، مما يجعل العناصر الغذائية مثل النيتروجين متاحة للنبات. في هذه الحالة ، قد يؤثر القضاء على البعوض على نمو النبات.

في عام 1974 ، نشر عالم البيئة جون أديكوت ، الذي يعمل حاليًا في جامعة كالجاري في ألبرتا بكندا ، نتائج عن هيكل المفترس والفريسة داخل نباتات الإبريق ، مشيرًا إلى المزيد من التنوع في الكائنات الأولية في وجود يرقات البعوض 5. واقترح أنه عندما تتغذى اليرقات ، فإنها تحافظ على أعداد الأنواع السائدة من البروتوزوا ، مما يسمح للآخرين بالاستمرار. العواقب الأوسع للمصنع غير معروفة.

يمكن العثور على حجة أقوى للحفاظ على البعوض إذا كانوا يقدمون `` خدمات النظام البيئي '' - الفوائد التي يستمدها البشر من الطبيعة. تشير عالمة البيئة التطورية دينا فونسيكا من جامعة روتجرز في نيو برونزويك ، نيو جيرسي ، إلى المقارنة مع البراغيش القارضة لعائلة Ceratopogonidae ، والتي تُعرف أحيانًا باسم no-see-ums. وتقول: "إن الأشخاص الذين يتعرضون للعض من قبل الأشخاص الذين لا يرونهم أو يصابون من خلالها بالفيروسات والأوليات والديدان الفيلارية يحبون القضاء عليها". ولكن نظرًا لأن بعض أنواع السيراتوبوجونيدات هي ملقحات للمحاصيل الاستوائية مثل الكاكاو ، "فقد ينتج عن ذلك عالم خالٍ من الشوكولاتة".

بدون البعوض ، ستفقد آلاف الأنواع النباتية مجموعة من الملقحات. يعتمد البالغون على الرحيق للحصول على الطاقة (تحتاج إناث بعض الأنواع فقط إلى وجبة من الدم للحصول على البروتينات اللازمة لوضع البيض). ومع ذلك ، يقول مكاليستر إن تلقيحها ليس بالغ الأهمية للمحاصيل التي يعتمد عليها البشر. وتقول: "إذا كانت هناك فائدة من وجودهم حولنا ، لكنا وجدنا طريقة لاستغلالهم". "لم نرد شيئا من البعوض إلا أن يذهب بعيدا".

في النهاية ، يبدو أن هناك القليل من الأشياء التي يفعلها البعوض ولا تستطيع الكائنات الحية الأخرى القيام بها - ربما باستثناء شيء واحد. فهي ذات كفاءة مميتة في امتصاص الدم من فرد وتثبيته في شخص آخر ، مما يوفر طريقًا مثاليًا لانتشار الميكروبات المسببة للأمراض.

يقول ستريكمان: "إن التأثير البيئي للقضاء على البعوض الضار هو أن لديك المزيد من الناس. هذه هي النتيجة". سيتم إنقاذ العديد من الأرواح ، ولن ينهك المرض المزيد من الأرواح. البلدان التي تحررت من عبء الملاريا المرتفع ، على سبيل المثال في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى ، قد تستعيد 1.3٪ من النمو في الناتج المحلي الإجمالي الذي تقدر منظمة الصحة العالمية أن تكلفته بسبب المرض كل عام ، مما قد يؤدي إلى تسريع نموها. يقول جيفري هاي ، عالم الملاريا في منظمة الصحة العالمية في مانيلا ، إنه سيكون هناك "عبء أقل على النظام الصحي والمستشفيات ، وإعادة توجيه نفقات الصحة العامة لمكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل إلى قضايا صحية أخرى ذات أولوية ، وتغيب أقل عن المدارس". .

يقول فيل لونيبوس ، عالم البيئة في مختبر فلوريدا الطبي للحشرات في فيرو بيتش ، إن "القضاء على البعوض سيخفف مؤقتًا من المعاناة البشرية". يشير عمله إلى أن الجهود المبذولة لاستئصال أحد أنواع ناقلات الأمراض ستكون بلا جدوى ، حيث سيتم ملء مكانته بسرعة بواسطة نوع آخر. جمع فريقه إناث بعوض الحمى الصفراء (الزاعجة المصرية) من ساحات الخردة في فلوريدا ، ووجد أن بعضها قد تم تلقيحه بواسطة بعوض النمر الآسيوي (الزاعجة البيضاء) ، والتي تحمل العديد من الأمراض البشرية. يعمل التلقيح على تعقيم أنثى بعوضة الحمى الصفراء - مما يوضح كيف يمكن لحشرة أن تتفوق على أخرى.

بالنظر إلى العواقب الإنسانية والاقتصادية الهائلة للأمراض التي تنتشر عن طريق البعوض ، فإن قلة من العلماء قد يقترحون أن تكاليف زيادة عدد السكان سوف تفوق الفوائد الصحية. كما أن "الضرر الجانبي" الذي تم الشعور به في أماكن أخرى من النظم البيئية لا يشتري الكثير من التعاطف أيضًا. قد لا تكون الفكرة الرومانسية القائلة بأن لكل مخلوق مكانًا حيويًا في الطبيعة كافية للدفاع عن قضية البعوضة. إن القيود المفروضة على أساليب قتل البعوض ، وليس قيود النية ، هي التي تجعل العالم الخالي من البعوض أمرًا مستبعدًا.

وهكذا ، في حين أن البشر يقودون عن غير قصد الأنواع المفيدة ، من سمك التونة إلى الشعاب المرجانية ، إلى حافة الانقراض ، فإن أفضل جهودهم لا يمكن أن تهدد بشكل خطير حشرة ذات ميزات تعويضية قليلة. يقول عالم الحشرات جو كونلون ، من الجمعية الأمريكية لمكافحة البعوض في جاكسونفيل ، فلوريدا: "إنهم لا يشغلون مكانًا لا يمكن تعويضه في البيئة". "إذا قضينا عليهم غدًا ، فإن النظم البيئية التي ينشطون فيها ستتعطل ومن ثم تستمر في الحياة. شيء أفضل أو أسوأ سوف يسيطر."


القضاء على البعوض الذي يمكن أن يحمل الملاريا في التجارب المعملية

البعوض الذي يسبب الملاريا ، Anopheles gambiae. الائتمان: NIAID ، CC BY

تمكن فريق إمبريال كوليدج لندن من تحطيم مجموعات البعوض الناقل للملاريا في أقفاص أنوفيليس غامبيا في 7-11 أجيال فقط.

هذه هي المرة الأولى التي تكون فيها التجارب قادرة على منع القدرة التناسلية تمامًا لكائن حي معقد في المختبر باستخدام نهج جزيئي مصمم.

تم استخدام هذه التقنية ، المسماة محرك الجينات ، لاستهداف أنواع معينة من البعوض بشكل انتقائي ان. غامبيا هذا هو المسؤول عن انتقال الملاريا في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. يوجد حوالي 3500 نوع من البعوض في جميع أنحاء العالم ، منها 40 نوعًا فقط ذات صلة يمكن أن تحمل الملاريا.

الأمل هو أن يتم إطلاق البعوض الحامل للجينات في المستقبل ، مما يؤدي إلى نشر العقم عند الإناث بين مجموعات البعوض المحلية الحاملة للملاريا وتسبب في انهيارها.

في عام 2016 ، كان هناك حوالي 216 مليون حالة ملاريا وحوالي 445000 حالة وفاة في جميع أنحاء العالم ، معظمهم من الأطفال دون سن الخامسة.

قالت البروفيسورة أندريا كريسانتي ، الباحثة الرئيسية ، من قسم علوم الحياة في إمبريال: "كانت عام 2016 هي المرة الأولى منذ أكثر من عقدين من الزمن التي لم تسقط فيها حالات الملاريا عامًا بعد عام على الرغم من الجهود والموارد الضخمة ، مما يشير إلى أننا بحاجة إلى المزيد من الأدوات في القتال."

تم نشر نتائج الفريق اليوم في التكنولوجيا الحيوية الطبيعة، تمثل المرة الأولى التي يكون فيها محرك الجينات قادرًا على قمع السكان تمامًا ، والتغلب على مشكلات المقاومة التي واجهتها الأساليب السابقة.

وأضاف البروفيسور كريسانتي: "يُظهر هذا الاختراق أن محرك الجينات يمكن أن ينجح ، ويوفر الأمل في مكافحة المرض الذي ابتليت به البشرية لقرون. ولا يزال هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به ، سواء من حيث اختبار التكنولوجيا في المختبر الأكبر. الدراسات والعمل مع البلدان المتضررة لتقييم جدوى مثل هذا التدخل.

"سوف يستغرق الأمر ما لا يقل عن 5 إلى 10 سنوات قبل أن نفكر في اختبار أي بعوض باستخدام محرك الجينات في البرية ، ولكن لدينا الآن بعض الأدلة المشجعة على أننا على الطريق الصحيح. تتمتع حلول الدفع الجيني بإمكانية التعجيل يومًا ما القضاء على الملاريا من خلال التغلب على الحواجز اللوجستية في البلدان الفقيرة بالموارد ".

استهدف الفريق جينًا في ان. غامبيا يسمى مزدوج الجنس ، والذي يحدد ما إذا كان الفرد يتطور كذكر أو كأنثى.

قام الفريق بتصميم حل الدفع الجيني المصمم لتغيير منطقة الجين المزدوج الجنس بشكل انتقائي المسؤول عن نمو الإناث. لم يُظهر الذكور الذين يحملون هذا الجين المعدل أي تغييرات ، وكذلك لم تظهر الإناث اللاتي يحملن نسخة واحدة فقط من الجين المعدل. ومع ذلك ، فإن الإناث اللواتي لديهن نسختان من الجين المعدل أظهرن خصائص كلا من الذكور والإناث ، فشلن في العض ولم يضعن البيض.

أظهرت تجاربهم أن محرك الجينات ينقل التعديل الجيني ما يقرب من 100٪ من الوقت. بعد ثمانية أجيال ، لم يتم إنتاج أي إناث وانهارت أعدادها بسبب نقص النسل.

واجهت المحاولات السابقة لتطوير الدافع الجيني لقمع السكان "مقاومة" ، حيث طورت الجينات المستهدفة طفرات سمحت للجين بأداء وظيفته ، لكن تلك كانت مقاومة للدافع. ثم يتم تمرير هذه التغييرات إلى النسل ، مما يوقف تحرك الجين في مساراته.

One of the reasons doublesex was picked for the gene drive target was that it was thought not to tolerate any mutations, overcoming this potential source of resistance. Indeed, in the study no functional mutated copy of the doublesex gene arose and spread in the population.

While this is the first time resistance has been overcome, the team say additional experiments are needed to investigate the efficacy and the stability of the gene drive under confined laboratory settings that mimic tropical environments.

This involves testing the technology on larger populations of mosquitoes confined in more realistic settings, where competition for food and other ecological factors may change the fate of the gene drive.

The doublesex gene targeted in the study is similar across the insect world, although different insects have different exact genetic sequences. This suggests the technology could be used in the future to specifically target other disease-carrying insects.

Recent work from Imperial showed that suppressing An. gambiae populations in local areas is unlikely to affect the local ecosystem.


Mosquitoes Are Drawn to Flowers As Much as People — Now Scientists Finally Know Why

Without their keen sense of smell, mosquitoes wouldn’t get very far. They rely on this sense to find a host to bite and spots to lay eggs.

And without that sense of smell, mosquitoes could not locate their dominant source of food: nectar from flowers.

“Nectar is an important source of food for all mosquitoes,” said Jeffrey Riffell, a professor of biology at the University of Washington. “For male mosquitoes, nectar is their only food source, and female mosquitoes feed on nectar for all but a few days of their lives.”

Aedes mosquitoes feeding from Platanthera flowers. Credit: Kiley Riffell

Yet scientists know little about the scents that draw mosquitoes toward certain flowers, or repel them from others. This information could help develop less toxic and better repellents, more effective traps and understand how the mosquito brain responds to sensory information — including the cues that, on occasion, lead a female mosquito to bite one of us.

Riffell’s team, which includes researchers at the UW, Virginia Tech and UC San Diego, has discovered the chemical cues that lead mosquitoes to pollinate a particularly irresistible species of orchid. As they report in a paper published online on December 23, 2019, in the وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم, the orchid produces a finely balanced bouquet of chemical compounds that stimulate mosquitoes’ sense of smell. On their own, some of these chemicals have either attractive or repressive effects on the mosquito brain. When combined in the same ratio as they’re found in the orchid, they draw in mosquitoes as effectively as a real flower. Riffell’s team also showed that one of the scent chemicals that repels mosquitoes lights up the same region of the mosquito brain as DEET, a common and controversial mosquito repellant.

Their findings show how environmental cues from flowers can stimulate the mosquito brain as much as a warm-blooded host — and can draw the mosquito toward a target or send it flying the other direction, said Riffell, who is the senior author of the study.

The researchers used bags placed over the orchids to collect samples of their scents in the field. Credit: Kiley Riffell

The blunt-leaf orchid, or Platanthera obtusata, grows in cool, high-latitude climates across the Northern Hemisphere. From field stations in the Okanogan-Wenatchee National Forest in Washington state, Riffell’s team verified past research showing that local mosquitoes pollinate this species, but not its close relatives that grow in the same habitat. When researchers covered the flowers with bags — depriving the mosquitoes of a visual cue for the flower — the mosquitoes would still land on the bagged flowers and attempt to feed through the canvas.

Orchid scent obviously attracted the mosquitoes. To find out why, Riffell’s team turned to the individual chemicals that make up the blunt-leaf orchid’s scent.

“We often describe ‘scent’ as if it’s one thing — like the scent of a flower, or the scent of a person,” said Riffell. “Scent is actually a complex combination of chemicals — the scent of a rose consists of more than 300 — and mosquitoes can detect the individual types of chemicals that make up a scent.”

Riffell describes the blunt-leaf orchid’s scent as a grassy or musky odor, while its close relatives have a sweeter fragrance. The team used gas chromatography and mass spectroscopy to identify dozens of chemicals in the scents of the Platanthera محيط. Compared to its relatives, the blunt-leaf orchid’s scent contained high amounts of a compound called nonanal, and smaller amounts of another chemical, lilac aldehyde.

Using a gas chromatogram to separate the individual chemicals that make up a flower’s scent while simultaneously recording electrical activity from a mosquito’s antenna to see which chemicals stimulate the mosquito’s antenna. Credit: Kiley Riffell

Riffell’s team also recorded the electrical activity in mosquito antennae, which detect scents. Both nonanal and lilac aldehyde stimulated antennae of mosquitoes that are native to the blunt-leaf orchid’s habitat. But these compounds also stimulated the antennae of mosquitoes from other regions, including أنوفيليس ستيفنسي, which spreads malaria, and الزاعجة المصرية, which spreads dengue, yellow fever, Zika and other diseases.

Experiments of mosquito behavior showed that both native and non-native mosquitoes preferred a solution of nonanal and lilac aldehyde mixed in the same ratio as found in blunt-leaf flowers. If the researchers omitted lilac aldehyde from the recipe, mosquitoes lost interest. If they added more lilac aldehyde — at levels found in the blunt-leaf orchid’s close relatives — mosquitoes were indifferent or repelled by the scent.

Using techniques developed in Riffell’s lab, they also peered directly into the brains of Aedes increpitus mosquitoes, which overlap with blunt-leaf orchids, and a genetically modified strain of الزاعجة المصرية previously developed by Riffell and co-author Omar Akbari, an associate professor at UC San Diego. They imaged calcium ions — signatures of actively firing neurons — in the antenna lobe, the region of the mosquito brain that processes signals from the antennae.

A mosquito tethered to the underside of a microscope stage for calcium imaging of its antenna lobe. Credit: Kiley Riffell

These brain imaging experiments revealed that nonanal and lilac aldehyde stimulate different parts of the antenna lobe — and even compete with one another when stimulated: The region that responds to nonanal can suppress activity in the region that responds to lilac aldehyde, and vice versa. Whether this “cross talk” makes a flower attractive or repelling to the mosquito likely depends on the amounts of nonanal and lilac aldehyde in the original scent. Blunt-leaf orchids have a ratio that attracts mosquitoes, while closely related species do not, according to Riffell.

“Mosquitoes are processing the ratio of chemicals, not just the presence or absence of them,” said Riffell. “This isn’t just important for flower discrimination — it’s also important for how mosquitoes discern between you and I. Human scent is very complex, and what is probably important for attracting or repelling mosquitoes is the ratio of particular chemicals. We know that some people get bit more than others, and maybe a difference in ratio explains why.”

The team also discovered that lilac aldehyde stimulates the same region of the antenna lobe as DEET. That region may process “repressive” scents, though further research would need to verify this, said Riffell. It’s too soon to tell if lilac aldehyde may someday be an effective mosquito repellant. But if it is, there is an added bonus.

“It smells wonderful,” said Riffell.

Reference: “The olfactory basis of orchid pollination by mosquitoes” by Chloé Lahondère, Clément Vinauger, Ryo P. Okubo, Gabriella H. Wolff, Jeremy K. Chan, Omar S. Akbari and Jeffrey A. Riffell, 23 December 2019, وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073/pnas.1910589117

Lead author is Chloé Lahondère, who conducted the research as a UW postdoctoral fellow and is now a research assistant professor at Virginia Tech. Additional co-authors are Clément Vinauger, a former UW postdoctoral researcher and current assistant professor at Virginia Tech UW biology graduate students Ryo Okubo and Jeremy Chan and UW postdoctoral researcher Gabriella Wolff. The research was funded by the National Institutes of Health, the Air Force Office of Scientific Research and the University of Washington.


HOUSE MOUSE

Top of Page
Identification and Range
: The house mouse (Mus musculus) is a small, slender rodent that has a slightly pointed nose small, black, somewhat protruding eyes large, scantily haired ears, and a nearly hairless tail with obvious scale rings. The adult mouse weighs about 2/5 to 4/5 ounces. They are generally grayish-brown with a gray or buff belly. Similar mice include the white-footed mice and jumping mice( which have a white belly), and harvest mice (which have grooved upper incisor teeth.) Native to central Asia, this species arrived in North America along with settlers from Europe and other points of origin. A very adaptable species, the house mouse often lives in close association with humans and therefore is termed one of the "commensal" rodents along with Norway and roof rats. Following their arrival on colonists’ ships, house mice spread across North America and now are found in every state including coastal areas of Alaska, and in the southern parts of Canada.
Top of Page

الموطن: House mice live in and around homes, farms, commercial establishments, as well as in open fields and agricultural lands. The onset of cold weather each fall in temperate regions is said to cause mice to move into structures in search of shelter and food.
Top of Page

عادات الطعام: House mice eat many types of food but prefer seeds and grain. They are not hesitant to sample new foods and are considered "nibblers," sampling many kinds of items that may exist in their environment. Foods high in fat, protein, or sugar may be preferred even when grain and seed also are present. Such items include bacon, chocolate candies, butter and nutmeats. A single mouse eats only about 3 grams of food per day (8 pounds per year) but because of their habit of nibbling on many foods and discarding partially eaten items, mice destroy considerably more food than they consume. Unlike Norway and roof rats, they can get by with little or no free water, although they readily drink water when it is available. They obtain their water needs from the food they eat. An absence of liquid water or food of adequate moisture content in their environment may reduce their breeding potential.
Top of Page

General Biology, Reproduction, and Behavior: House mice are mainly nocturnal, although at some locations considerable daytime activity may be seen. Seeing mice during daylight hours does not necessarily mean there is a high population present, although this usually is true for rats Mice have poor eyesight, relying more on their hearing and their excellent senses of smell, taste and touch. They are considered essentially colorblind.

House mice can dig and may burrow into the ground in fields or around structures when other shelter is not readily available. Nesting may occur here or in any sheltered location. Nests are constructed of fibrous materials and generally have the appearance of a "ball" of material loosely woven together. These nests are usually 4 to 6 inches in diameter. Litters of 5 or 6 young are born 19 to 21 days after mating, although females that conceive while still nursing may have a slightly longer gestation period. Newborn mice are naked and their eyes are closed. They grow rapidly and after 2 w3eeks they are covered with hair and their eyes and ears are open. They begin to make short excursions from the nest and eat solid food at 3 weeks. Weaning soon follows, and mice are sexually mature as early as 6 to 10 weeks old.

Mice may breed year-round and a female may have 5 to 10 litters per year. Mouse populations can therefore grow rapidly under good conditions, although breeding and survival of young slow markedly when population densities become high.

During its daily activities, a mouse normally travels an area averaging 10 to 30 feet in diameter, seldom traveling further than this to obtain food or water. Mice constantly explore and learn about their environment, memorizing the locations of pathways, obstacles, food and water, shelter and other elements in their domain. They quickly detect new objects in their environment, but they do not fear novel objects as do rats. This behavior should be remembered if faced with a large population of mice in a residential, industrial or agricultural setting. Proper placements of mouse bait is a must if you are to have a successful baiting program.
Top of Page


شكر وتقدير

We would like to acknowledge the use of the University of Oxford Advanced Research Computing (ARC) facility in carrying out this work (http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.22558).

التمويل

The authors are supported by a grant from the Bill & Melinda Gates Foundation.

Availability of data and materials

Settlement data collected by the United Nations Office for the Coordination of Human Affairs (OCHA [57]), inland water data extracted from the digital chart of the world (DCW [58]), and rainfall data from the “ERA-interim reanalysis” (available from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts [59]).


Lipid availability determines fate of skeletal progenitor cells via SOX9

The avascular nature of cartilage makes it a unique tissue 1-4 , but whether and how the absence of nutrient supply regulates chondrogenesis remain unknown. Here we show that obstruction of vascular invasion during bone healing favours chondrogenic over osteogenic differentiation of skeletal progenitor cells. Unexpectedly, this process is driven by a decreased availability of extracellular lipids. When lipids are scarce, skeletal progenitors activate forkhead box O (FOXO) transcription factors, which bind to the Sox9 promoter and increase its expression. Besides initiating chondrogenesis, SOX9 acts as a regulator of cellular metabolism by suppressing oxidation of fatty acids, and thus adapts the cells to an avascular life. Our results define lipid scarcity as an important determinant of chondrogenic commitment, reveal a role for FOXO transcription factors during lipid starvation, and identify SOX9 as a critical metabolic mediator. These data highlight the importance of the nutritional microenvironment in the specification of skeletal cell fate.

بيان تضارب المصالح

الكتاب يعلن لا تضارب المصالح.

الأرقام

Extended Data Figure 1. Removal of periosteum…

Extended Data Figure 1. Removal of periosteum reduces bone formation and callus vascularization

Extended Data Figure 2. Reducing vascularization alters…

Extended Data Figure 2. Reducing vascularization alters but does not prevent bone healing

Extended Data Figure 3. In silico modelling…

Extended Data Figure 3. In silico modelling supports a role for nutritional stress in chondrogenic…

Extended Data Figure 4. Skeletal progenitors resist…

Extended Data Figure 4. Skeletal progenitors resist nutritional stress via induction of SOX9

Extended Data Figure 5. Reduced lipid availability…

Extended Data Figure 5. Reduced lipid availability favours chondrogenesis over osteogenesis

Extended Data Figure 6. Chondrocytes do not…

Extended Data Figure 6. Chondrocytes do not depend on FAO

( أ ) Quantification of…

Extended Data Figure 7. Changes in FAO…

Extended Data Figure 7. Changes in FAO and autophagy after lipid deprivation

Extended Data Figure 8. Lipids regulate SOX9…

Extended Data Figure 8. Lipids regulate SOX9 through FoxO signalling

Extended Data Figure 9. Flow cytometry gating…

Extended Data Figure 9. Flow cytometry gating for cell sorting

Figure 1. Preventing vascular ingrowth during bone…

Figure 1. Preventing vascular ingrowth during bone healing induces chondrogenesis


شاهد الفيديو: أدخل يده في صندوق من البعوض. لكن تفاجأ عند نزعها..!!! (كانون الثاني 2022).