Chìa khoá giúp muỗi chọn con người để hút máu

Một số loài muỗi hút mật trong khi số khác hút máu người.

Do đó, dù mùi của con người và các loài động vật tương đối giống nhau, muỗi vẫn tìm đến đúng “nạn nhân” để hút máu.

Nhận biết con người từ mùi hương

Trong hơn 3.000 loài muỗi trên thế giới, những loài hút máu người chỉ chiếm số lượng nhỏ. Nhưng những kẻ hút máu nhỏ bé này rất giỏi lần theo mùi hương trên cơ thể con người và đốt chúng ta.

Muỗi tìm đến người dựa trên mùi hương và chỉ có muỗi cái hút máu vì đây là nguồn thức ăn giúp chúng đẻ trứng. Đối với muỗi, những mùi hương này hoạt động giống như ngọn hải đăng khổng lồ, thu hút chúng đến hút máu. Để phân loại con người cùng những sinh vật khác, muỗi sử dụng khứu giác vô cùng đặc biệt của mình.

Ông Zhilei Zhao, nhà nghiên cứu về Sinh vật học hành vi và thần kinh tại Trường Đại họcCornell, Mỹ, cho biết: Trong hơn 3.000 loài muỗi, chỉ một số ít có thể tiến hoá thành sinh vật hút máu người. Ông và các đồng nghiệp đã nghiên cứu về loài muỗi Aedes aegypti (còn gọi là muỗi vằn) bởi chúng thích hút máu người hơn những loài muỗi khác. Tuy nhiên, chúng lại là vật trung gian truyền bệnh lây nhiễm như Zika, bệnh sốt xuất huyết, bệnh vàng da...

Theo một báo cáo năm 2022 trên tạp chí khoa học Nature Communications, các nghiên cứu trước đây cho rằng muỗi Aedes aegypti có thể ngửi thấy khí carbon dioxide mà con người thở ra và sử dụng dấu hiệu hóa học này để cắn người.

Một số nhà khoa học khác cho rằng, những kẻ hút máu này cũng có thể ngửi thấy các mùi hương riêng biệt chỉ có trong mồ hôi người như axit lactic. Nghiên cứu khác phát hiện loài muỗi bay về phía Brevibacterium, một loại vi khuẩn được tìm thấy trên bàn chân người.

Dù các nhà khoa học biết rằng tất cả dấu hiệu hóa học này giúp muỗi Aedes aegypti phát hiện con người để hút máu, hầu hết các dấu hiệu được tìm thấy ở cả con người và động vật. Bằng cách nào đó, những con muỗi vẫn phân biệt được con người giữa hàng trăm, hàng nghìn con mồi tiềm năng bất chấp các loài động vật, đặc biệt động vật máu nóng, phát ra hợp chất mùi hương tương tự.

Nghiên cứu năm 2022 của Zhilei Zhao, được công bố ngày 4/5 trên tạp chí khoa học Nature, đã khám phá ra lời giải khả thi cho bí ẩn trên bằng cách phóng to bộ não cực nhỏ của muỗi.

Cơ chế phát hiện mùi hương

Trước tiên, các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 để ghép gen của một protein huỳnh quang vào ADN của muỗi Aedesaegypti. Khi tế bào thần kinh hoạt động, loài muỗi này sẽ phát sáng. Từ đó, nhóm có thể theo dõi hoạt động trong tế bào thần kinh của muỗi và xem xét phản ứng của nó với các mùi hương.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy một bó dây thần kinh, gọi là cầu thận, phản ứng mạnh với mùi hương của con người nhưng phản ứng yếu với mùi của động vật. Họ gọi những dây thần kinh này là cầu thận nhạy cảm (H) với con người. Một cầu thận khác (A) cho thấy mô hình ngược lại là phản ứng mạnh với mùi hương của động vật thay vì con người. Cầu thận thứ ba (B) phản ứng mạnh với tất cả các mùi hương.

Để hiểu rõ hơn vai trò của các cầu thận, nhóm nghiên cứu chia nhỏ mùi hương của các loài động vật thành các hợp chất dựa trên thành phần của chúng. Sau đó, quan sát phản ứng của ba loại cầu thận trước các hợp chất mùi hương.

Bằng cách này, họ xác định được hai hợp chất phổ biến là Decanal và Undecanal luôn xuất hiện số lượng lớn trên da người nhưng ít xuất hiện trên động vật. Những hợp chất này có mùi ngọt của cam quýt, giống như mùi vỏ cam. Chúng được tìm thấy trong bã nhờn của con người và được tiết ra từ các tuyến trên da.

Hợp chất này có cơ chế hình thành tương đối phức tạp. Khi một thành phần có trong lớp dầu tự nhiên của da người là axit sapienic bị loại bỏ, Decanal sẽ sót lại. Loại axit sapienic này chỉ có ở người.

Chỉ cầu thận H mới phát hiện ra hợp chất Decanal vàUndecanal và phản ứng đặc biệt mạnh khi những hợp chất này xuất hiện gần. Trong khi đó, cầu thận B phản ứng nhẹ còn cầu thận A không phản ứng gì.

Khi cầu thận H phát hiện ra mùi hương đặc biệt này, muỗi Aedes aegypti lập tức bay về phía nạn nhân tỏa mùi hương đó. Đây chính là chìa khoá để muỗi theo dõi và tiếp cận loài người giữa những sinh vật khác nhau.

PGS Matthew DeGennaro, nhà di truyền thần kinh Trường Đại học Quốc tế Florida, người không tham gia nghiên cứu bày tỏ: Tôi rất ngạc nhiên khi một cầu thận nhỏ như vậy chỉ được kích hoạt bởi mùi hương của con người. Tuy nhiên, cầu thận H có thể không hoạt động biệt lập.

“Muỗi có các hệ thống cảm giác phát hiện hóa chất khác bên cạnh các tế bào thần kinh mà nhóm của Zhao đã phân tích, giúp chúng cư ngụ trên vật chủ. Cầu thận H có thể là động lực chính dẫn đến hành vi ‘săn người’ của muỗi Aedes aegypti”, ông DeGennaro bày tỏ.

Kết quả của nghiên cứu được kỳ vọng có thể giúp phát triển các chất hóa học thay đổi cơ chế hoạt động của cầu thận H để muỗi không tiếp cận con người. Nhờ đó con người có thể kiểm soát muỗi và các bệnh truyền nhiễm do nó mang lại.