大蒜驅(qū)蚊蟲的科學(xué)依據(jù)來了！Cell：大蒜中的這種化合物能夠阻止蚊蠅交配和產(chǎn)卵

2026-04-19 16:29

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

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撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

控制昆蟲病媒和害蟲的一種方法是使用能改變其行為的化合物。植物產(chǎn)生的化合物種類繁多，能激活昆蟲的化學(xué)感受系統(tǒng)。而水果和蔬菜是廉價且安全的化合物來源，其中可能蘊含了干擾蚊蠅行為的化合物。

該研究對 43 種常見的瓜果蔬菜（包括西瓜、葡萄、芒果、胡蘿卜、大蒜、蘑菇等）進行了一次大規(guī)模的“植物篩選”（phytoscreen），以尋找那些能影響昆蟲行為的天然化合物，最終大蒜以其驚人的能力脫穎而出，可作為抑制蚊蠅交配與產(chǎn)卵的“行為干擾劑”，該研究進一步揭示了大蒜發(fā)揮作用的化合物及其作用機制。

靈感源于餐桌：一次前所未有的“植物篩選”

研究團隊的想法非常巧妙。果蠅（Drosophila）經(jīng)常在食物源上交配和產(chǎn)卵。那么，食物中的某些化合物，會不會影響它們的這些關(guān)鍵行為呢？

與其從成千上萬種人工合成化合物中盲目篩選，不如把目光轉(zhuǎn)向大自然和我們的餐桌。水果和蔬菜能產(chǎn)生種類繁多的“植物化學(xué)物質(zhì)”，它們本身安全、便宜且易于獲取。研究團隊制作了 43 種瓜果蔬菜的果泥，并設(shè)計了一個簡單的實驗：將一對雌雄果蠅放入裝有果泥的小培養(yǎng)皿中，觀察它們一小時內(nèi)是否會交配。

結(jié)果出乎意料，大多數(shù)瓜果蔬菜并未如預(yù)期那樣大幅促進交配，少數(shù)幾種瓜果（哈密瓜、檸檬等）會促進果蠅交配，多數(shù)影響不大，少數(shù)（木瓜、黃瓜等）會抑制果蠅交配，而大蒜卻完全阻斷了果蠅的交配，其效果立竿見影，且具有劑量依賴性。更厲害的是，在后續(xù)的產(chǎn)卵選擇實驗中，所有測試的果蠅物種都表現(xiàn)出對大蒜的強烈回避，幾乎不在有大蒜的地方產(chǎn)卵。

追本溯源：大蒜中的“關(guān)鍵先生”與它的作用開關(guān)

大蒜氣味濃烈，成分復(fù)雜，具體是哪種成分發(fā)揮了作用呢？通過氣相色譜-質(zhì)譜分析，研究團隊從大蒜中鑒定出 68 種化合物，他們隨后測試了其中幾種主要的硫化物，結(jié)果顯示，二烯丙基二硫醚（diallyl disulfide）是抑制果蠅交配和產(chǎn)卵偏好行為的關(guān)鍵化合物。

那么，果蠅是如何感知到大蒜的存在，從而改變行為的呢？是通過嗅覺聞到大蒜味就跑，還是必須嘗到味道才行？

為了解答這個問題，研究團隊設(shè)計了一個巧妙的實驗。他們用一層網(wǎng)紗將果蠅與大蒜泥隔開，這樣果蠅只能聞到氣味而無法嘗到味道。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，僅憑氣味并不能抑制果蠅的交配和產(chǎn)卵。只有當(dāng)果蠅的味覺器官能夠直接接觸到大蒜時，抑制作用才會發(fā)生。這清晰地表明，大蒜的這些作用主要是通過味覺介導(dǎo)的。

接下來的基因篩選實驗，進一步鎖定了關(guān)鍵的“分子開關(guān)”——TrpA1 離子通道。這個通道存在于果蠅感知苦味的味覺神經(jīng)元中。當(dāng)研究團隊使用缺失 TrpA1 通道的突變體果蠅進行實驗時，大蒜對其交配和產(chǎn)卵的抑制作用大幅減弱。電生理記錄進一步證實，大蒜和二烯丙基二硫醚能強烈激活果蠅唇瓣（主要味覺器官）和腿上的苦味感知神經(jīng)元，而這種激活幾乎完全依賴于 TrpA1 通道。

效果不限于果蠅：對蚊子和采采蠅也有效

如果大蒜的這種效果只限于實驗室中的果蠅，那這項發(fā)現(xiàn)的意義將大打折扣。

令人興奮的是，當(dāng)研究團隊將目光投向真正的疾病媒介昆蟲時，大蒜再次展現(xiàn)了威力——

蚊子：在埃及伊蚊和白紋伊蚊（可傳播登革熱、寨卡病毒等）中，大蒜泥顯著抑制了它們的交配行為，并強烈驅(qū)避其產(chǎn)卵，二烯丙基二硫醚也表現(xiàn)出類似的驅(qū)避效果。

采采蠅：這是一種傳播昏睡病的非洲致命害蟲，其交配行為也在大蒜面前被嚴(yán)重抑制。

研究團隊還發(fā)現(xiàn)，大蒜對這些蚊蠅害蟲非常有效，但對膜翅目昆蟲（蜜蜂、黃蜂、寄生蜂、螞蟻等）效果甚微，這是因為它們基因組中沒有 TrpA1 基因，因此，對大蒜的“化學(xué)攻擊”不敏感，這也為未來針對特定害蟲的精準(zhǔn)防控策略提供了新思路。

從行為到基因：大蒜引發(fā)的體內(nèi)“連鎖反應(yīng)”

研究團隊進一步發(fā)現(xiàn)，除了通過 TrpA1 通道“警告”神經(jīng)系統(tǒng)，大蒜被果蠅攝入體內(nèi)后，還引發(fā)了更深層次的分子變化。RNA 測序分析發(fā)現(xiàn)，暴露于大蒜后的雌蠅頭部，有 105 個基因的表達(dá)發(fā)生了變化。其中一個關(guān)鍵基因是 fit。它主要在雌蠅中高表達(dá)，編碼一種飽腹激素，此前已知它能被蛋白質(zhì)攝入上調(diào)，從而抑制進食。

該研究發(fā)現(xiàn)，暴露于大蒜（以及二烯丙基二硫醚）后，雌蠅頭部 fit 基因的表達(dá)水平顯著升高。而通過基因編輯技術(shù)敲除 fit 基因后，雌性果蠅對大蒜的產(chǎn)卵回避行為完全消失了。

這意味著，大蒜可能通過雙管齊下的方式影響果蠅：一是通過激活 TrpA1 味覺通道產(chǎn)生即時厭惡信號；二是通過上調(diào) fit 基因表達(dá)，從內(nèi)在生理狀態(tài)上改變其決策，共同促使它們“遠(yuǎn)離大蒜，不在此生兒育女”。