인간과 새는 모기를 유혹하는 공통의 화학물질(nonanal, 노난 알데하이드)을 생성하기 때문에 모기가 피를 빨아먹으면서 웨스턴나일 바이러스를 인간과 새에게 전염시킨다는 흥미로운 연구결과를 소개하고 있습니다.
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To Mosquitoes, We Smell Like Bird
By Martin Enserink
ScienceNOW Daily News
27 October 2009
출처 : http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2009/1027/1
After its favorite birds have migrated away, the mosquito that transmits the West Nile virus starts snacking on people. Now researchers think they know why. Humans and birds produce a common smell that the mosquitoes find irresistible.
To find their hosts, mosquitoes sense heat, CO2, moisture, and certain volatile chemicals; which cues they use depends on the species. Entomologists Walter Leal and Zainulabeuddin Syed of the University of California, Davis, wanted to know what lures Culex pipiens quinquefasciatus, better known as the southern house mosquito. The species is an important–although not the only–carrier of the West Nile fever, the viral disease introduced in New York City from the Middle East in 1999 that has become widespread in North America. West Nile virus has wreaked havoc mostly on bird populations, but humans and a variety of other animals can become infected as well when bitten by a mosquito that previously dined on an infected bird. Symptoms can range from fever and headaches to coma and paralysis; last year 44 patients died from the virus.
Leal and Syed wondered whether the insects followed the same scent to find people and birds. So they analyzed the chemical composition of the odor mixture wafting from the forearms of 16 people of various ethnic backgrounds; they did the same for samples from pigeons and chickens, two species that Culex mosquitoes like. Of the four ingredients that dominated the human odors, the team found one, called nonanal, that for unknown reasons was also present at high levels in the bird samples.
Next, the researchers tested whether neurons in the insects’ olfactory receptors, or sensilla, responded to nonanal. They found that the compound triggered a strong reaction in more than half of the insects’ 1300 sensilla, suggesting that the molecule drives the insect’s behavior. Finally, the duo tested whether mosquitoes are actually drawn to nonanal. Disease surveillance programs often use traps baited with CO2 (in the form of dry ice) to catch mosquitoes, which are then tested for the presence of viruses. When the researchers added nonanal to these traps, their catch increased by about 50%, they report online this week in the Proceedings of the National Academy of Sciences.
The findings help explain why West Nile fever crosses from birds to humans so easily, says Leal. There are practical upshots as well. Coupled with certain design improvements, nonanal might make mosquito traps so efficient that they can become a new weapon in the fight against mosquitoes. That would be welcome, Leal says, because spraying insecticides is controversial.
“It’s beautiful work,” says Bart Knols, a Netherlands-based medical entomologist who has studied chemical attraction in malaria mosquitoes. “They’ve gone all the way from the chemical analyses to the field. … You don’t often see that in one paper.” Knols says that the study could lead to major improvements in disease surveillance. But he’s skeptical that traps can ever catch enough mosquitoes to make a serious dent in populations.
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웨스트나일熱(West Nile fever)은 모기에 기생하는 웨스트나일 바이러스에 의해 발병하는 질환으로서, 1999년에 중동지방으로부터 뉴욕에 전파된 후 북아메리카에 널리 퍼지게 되었다. 웨스트나일 바이러스는 주로 조류에 큰 피해를 입히지만, 인간이나 다른 동물도 새(鳥)의 피를 빤 모기에 물릴 경우에는 이 바이러스에 감염될 수 있다. 웨스트나일 바이러스에 감염되면 고열과 두통에 시달리다가, 심하면 혼수상태나 불구에 빠질 수 있다. 작년에 미국에서는 44명의 환자가 웨스트나일 바이러스로 인하여 목숨을 잃었다.
웨스트나일 바이러스를 옮기는 큘렉스 모기(Culex pipiens quinquefasciatus)는 자신들이 가장 좋아하는 희생물인 새들이 날아가 버린 다음에는 인간의 피를 빨기 시작한다. 과학자들은 “모기가 새로부터 사람에게로 관심을 돌리는 이유는 무엇일까? 새와 사람 사이에 무슨 공통점이 있는 것일까?”라는 의문을 품어 왔다. 캘리포니아대학 데이비스(UC Davis)의 곤충학자인 월터 릴(Walter Leal) 박사 연구진은 이 의문을 해결하여 PNAS 10월 26일호(온라인판)에 발표하였다. 연구진에 의하면, 인간과 새는 모기를 유혹하는 공통의 화학물질을 생성한다고 한다.
모기는 열, 이산화탄소, 수분, 그리고 특정 휘발성 화학물질 등의 요인에 의존하여 희생물을 찾는데, 이중에서 어떤 요인에 주로 의존하는지는 모기의 종(種)에 따라 다르다. 연구진은 큘렉스 모기를 끌어당기는 요인이 무엇인지를 알아내기 위하여 연구를 기획하였다. 연구진은 “모기가 인간과 새로부터 나오는 공통의 향기에 끌리는 것은 아닐까?”라는 생각을 하고, 다양한 인종적 배경을 지닌 16명의 사람들의 팔뚝에서 체취(體臭)를 풍기는 분비물을 채취하여, 큘렉스모기가 가장 좋아하는 비둘기, 닭으로부터 채취한 샘플과 비교분석하였다. 그 결과 연구진은 인간의 체취를 구성하는 4개의 성분 중 하나인 노난알(nonanal, 노난 알데하이드)이 조류의 샘플 중에도 고농도로 존재한다는 것을 발견하였다.
연구진은 다음 단계로, in vitro에서 큘렉스 모기의 후각수용체인 센실라(sensilla)에 존재하는 뉴런이 노난알에 반응하는지를 테스트하였다. 그 결과 1,300개의 센실라 중 절반 이상이 노난알에 강력하게 반응하는 것으로 나타났는데, 이는 노난알이 큘렉스 모기의 행태에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 연구진은 마지막으로, 큘렉스 모기가 실제로 노난알에 끌리는지를 테스트하였다. 방역기관 종사자들은 종종 이산화탄소(드라이아이스)를 이용하여 모기를 포집한 후 바이러스의 존재 여부를 검사하는데, 연구진이 이산화탄소에 노난알을 첨가한 결과 모기의 포집량을 50%나 증가시킬 수 있었다. 연구진은 이상의 연구결과를 종합하여, “인간과 조류가 공통으로 보유한 노난알이라는 화학물질이 모기를 유인하는 역할을 한다.”는 결론을 내렸다.
“이번 연구의 의의는 웨스트나일 바이러스가 새로부터 인간으로 쉽게 옮아가는 원인을 해명했을 뿐 아니라, 모기를 구제(驅除)하는 새로운 방법을 제시하였다는 데 있다. 노난알은 강력한 과일향이나 꽃향기를 내는 물질로서, 방향제나 향수 등에 사용되어 왔다. 노난알은 모기를 유인하는 탁월한 효능을 발휘하므로, 모기를 유인하여 제거하는 강력한 무기로 활용될 수 있다. 노난알은 인체에서도 생성되는 화합물이므로, 인체에 유해한 살충제를 분무하는 것에 비해 안전성 면에서도 큰 메리트가 있기 때문이다.”고 연구진은 말했다.
Reference: Acute olfactory response of Culex mosquitoes to a human- and bird-derived attractant, PNAS published online before print October 26, 2009, doi:10.1073/pnas.0906932106.
