DEET 替代物现身 未来可扩及植物虫害防治

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DEET 替代物现身 未来可扩及植物虫害防治

市售防蚊液里主要成份 DEET,是经过科学证明有助驱蚊的物质,但它对人体也有不良的影响,且目前已知道蚊虫在某些情形下会对DEET产生抗性。如今科学家透过研究昆虫的嗅觉受体,找到了能够干扰蚊虫叮咬人类的关键,并且发现了三种安全的化合物可以取代 DEET,可以用来防止疟疾、登革热、西尼罗河病毒及黄热病的传播,未来甚至有机会应用到植物虫害防治。

3种已知安全化合物也可驱蚊

加州大学河滨分校(University of California, Riverside)昆虫学助理教授 Anandasankar Ray 领导的团队已经辨认出了昆虫侦测 DEET 的嗅觉受体,他们先利用基因工程将果蝇的基因组改造,让神经在接触到 DEET 后便会发出绿色萤光,也就可以发现嗅觉受体所在。这个关键性的嗅觉受体命名为 Ir40a,它位于昆虫触角内一个过去很少被注意到的部位:球囊。

DEET 替代物现身 未来可扩及植物虫害防治绿色萤光部份就是特定的嗅觉受体。(Photo Credit: Ray Lab, UC Riverside)

Ray 表示,直到现在人类才发现这个昆虫用来避开 DEET 气味的受体,没有这个受体,人类也无法运用现代科技做出更好的驱蚊产品。这项研究的结果刊登在最新一期的「自然」(Nature)杂誌。

除了寻找受体,他们还利用先进的化学资讯系统,试图在40多万种化合物中寻找替代品。他们发展出一种演算法,找出既天然、驱虫效果又强的化合物,结过筛选出将近200种,团队再选出其中10种加以测试,其中有4种经验证对果蝇与斑蚊属(例如白线斑蚊与埃及斑蚊)的蚊子很有效,这4种之中又有3种已经过美国食品与药物管理局核可为食品添加物。

未来更广泛的运用

Ray 指出,这三种化合物不会溶解塑料,目前也已经添加在某些食物中做为香精,未来,它们也可以添加在蚊帐、衣服与窗帘中,让它们把昆虫赶跑。未来,他们还可以使用这套演算法继续寻找其他可用的化合物,找到更为长效或可应用在广大空间的驱蚊化合物。

进一步延伸下去,这项科技对人类的生活将会产生重大影响。Ray 解释道,Ir40a 跟相关的蛋白质不仅只属于蚊子与果蝇,其他对人类或植物有害的昆虫也会有。这代表这项发现开启了一个新纪元,让人类有了更便宜更有效益的驱虫技术,这不仅对人类、对动物,甚至对粮食作物如玉米等的虫害,也有了全新的视野。

Ray 等人所使用的演算法由团队中的 Sean Michael Boyle 开发,主要应用在判断上千种化合物中有哪些的气味分子可以跟嗅觉受体产生互动。他们也利用这项工具研究109种气味与24种嗅觉受器的互动程度,并且辨认出气味分子的共同特色,接着就可以用这些共同特色去检视24万种其他类似气味的挥发性化合物。有了这样系统化的前置工作,再拿这些化合物去跟嗅觉受器做实验,最后化合物中有71%的机率会激发或抑制受器的功能,这会比一个一个尝试要有效率。

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这些蚊子会停留在底下有人手的网子上,然而当加上新发现的化合物后,蚊子就飞走了。人类皮肤也有天然驱虫剂

此外,日前在美国化学学会的会议中,美国农业部 Ulrich Bernier 博士指出他们发现一种人类皮肤上自然生成的化合物可以替代 DEET 。人们从经验中知道某些人特别容易被蚊子叮咬,有可能是因为他们的皮肤上有些化合物会特别吸引蚊子,或是他们缺乏蚊虫不喜欢的化合物。因此研究团队把皮肤上数百种化合物喷洒在箱子上,看蚊子的反应。他们也把一些化合物喷洒在人手上,发现蚊子对这只手没有兴趣。

DEET 最早出现于1940年代,最初是当农药使用,第二次世界大战期间美军用来丛林战中驱虫,之后渐渐被使用在一般生活中。DEET 会溶解一些塑料或尼龙,而且在非洲或某些蚊虫灾害较重的地区并不普及。DEET 是目前科学验证过有效的驱虫剂,但各卫生机构都对 DEET 的使用提出许多注意事项,可见官方虽然不愿明讲,但 DEET 并不是对人体无害的物质。因此河滨分校的这项研究具有重大意义,让 DEET 在问世近65年后终可功成身退。

河滨分校确认的三种化合物为 methyl N,N-dimethyl anthranilate、邻氨基苯甲酸乙酯(ethyl anthranilate)、邻氨基苯甲酸丁酯(butyl anthranilate),而农业部研究发现的化合物,包括1-methylpiperzine。

(Opening Photo Credit: Ray Lab, UC Riverside)

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