科学探索|他用自己的血喂蚊子,6年研究终发Nature( 三 )
但在研究中,蚊子的“开颅手术”可不是那么容易做的——他们得让蚊子开颅后,还活着 。
基因编辑技术让这个大胆的实验变得可行 。
通过编辑蚊子基因,特异性地标记蚊子大脑中的神经细胞,让它们表达荧光蛋白 。这样,当蚊子某个脑区的神经细胞被激活时,荧光就会增强,这样就可以知道哪个脑区被激活了 。
然而,基因编辑蚊子的成功率太低了,连0.1%都不到 。
赵志磊第一次做基因编辑,努力了近6个月,才筛选到几只发荧光的幼虫 。当时他非常兴奋,以为马上就要成功了,但过了没几天,这些荧光幼虫就“全军覆没”了 。
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“那时心情很糟糕 。但是静下心来仔细分析,其实负面结果也给我们后来的成功奠定了基础 。”赵志磊表示,一个好的实验设计,不论结果是否符合最初预期,都提供了非常有用的信息,可以用来不断修正和完善我们对自然的理解,“这也是评价我们对这个领域贡献的重要部分” 。
就这样,反反复复花了5年时间,研究团队才陆续制造了可供实验的转基因蚊子 。
他们通过实验发现,人的气味里虽然有近百种化学分子,但是在蚊子的初级嗅觉脑区只有两个区域被激活 。
他们配比了一个只含有两种化学分子的混合物来激活这两个脑区,发现它对蚊子有很强的吸引力,就像真实的人的气味一样 。
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“我们申请了专利,希望可以把这个混合物应用到捕蚊器中来吸引诱杀蚊子 。”赵志磊透露,目前已经有几家开发蚊虫防治产品的公司在和他们洽谈专利的转让和合作事宜 。
另外,赵志磊说,他的同事也正在探索另一个思路:如果可以筛选出一个化合物,它能够特异性地抑制那两个被“人味”激活的脑区,那么这个化合物就可能可以被当作驱蚊剂来使用——它会干扰蚊子对人的嗅探 。
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冒险的选择
从普林斯顿大学博士毕业后转向研究鹦鹉,赵志磊做了一个冒险的选择 。
在此之前,赵志磊拥有一个“开挂”的人生 。云南大理州的理科状元,考入北大学习生物工程专业;北大毕业后,去了普林斯顿大学研究蚊子;如今在康奈尔大学研究神经生物学 。
他有他的理由 。赵志磊对采访人员说,和蚊子类似,鹦鹉也拥有一项神奇的能力:在野外它们可以快速地模仿周围同类的叫声,而被当作宠物饲养时会模仿人说话 。
“它们有着非常有趣的社会性行为和认知能力,这种强大的学习模仿能力在自然界中很少见 。”赵志磊说,学术界有一派观点认为,人类之所以在演化中这么成功,就是因为人也能快速地学习模仿 。因此他觉得,要研究学习模仿的大脑机理,“鹦鹉是一个非常好的模型” 。
赵志磊透露,他目前的研究关注大脑中的多巴胺在这个过程中所发挥的作用 。
前路充满未知,甚至挑战很大,但赵志磊自称“内心比较坚定” 。
他告诉采访人员,自己兴趣很广、喜欢阅读科学史和人物传记,“这些平时的积累在做选择时可能蛮有用 。因为脑子里有学科发展的一个大概面貌,所以对于什么是比较重要的问题、新的技术手段可以带来什么样的突破,能够有自己的理解 。”
他还把过往成绩归于自己的幸运:“我觉得应该是选择、努力再加上一些运气吧 。从个人层面来说,我幸运地出生在一个重视教育的家庭,一路走来得到了很多师长和朋友的提携与帮助 。从大的方面来说,我非常幸运生活在一个崇尚科学、科技高速发展的时代 。”
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