夏のピクニック、穏やかな森の散策、あるいは自宅の裏庭でくつろいでいる時……。ふと気づくと腕に赤い跡があり、チクッとした痒みに襲われる。そう、蚊に刺されてしまった瞬間です。広い屋外で、蚊はどうやって正確にターゲットである私たちを見つけ出すのでしょうか？蚊には「獲物」を探し出すための優れた能力がいくつか備わっていますが、中でも際立っているのが、二酸化炭素（CO2: carbon dioxide）を感知する鋭い能力です。私たちが吐き出す息に含まれる二酸化炭素（CO2）を、蚊は敏感に察知します。しかし、一体どのような体の仕組みがそれを可能にしているのでしょうか？蚊が吐息を感知することは以前から知られていましたが、その背後にある複雑な生理学的構造の詳細は、長い間ベールに包まれていました。
カリフォルニア大学サンディエゴ校（UC San Diego）の生物科学部および医学部の研究チームは、このメカニズムを世界で初めて詳細に可視化することに成功しました。研究チームは、組織を繰り返し薄くスライスして電子ビームで撮影する「連続ブロック面走査型電子顕微鏡」という手法を用い、蚊の二酸化炭素（CO2）感知ニューロンの3Dナノスケールモデルを構築したのです。
この研究は、チ・イン・スー博士（Chih-Ying Su, PhD）のラボに所属する学部生研究者のシャディ・チャララ氏（Shadi Charara）とジョナサン・チョイ氏（Jonathan Choy）が主導したもので、米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載されました。オープンアクセス記事のタイトルは、「Morphological Specializations of Mosquito CO2-Sensing Olfactory Receptor Neurons（蚊の二酸化炭素感知嗅覚受容神経の形態学的特殊化）」です。
スー博士は、「これまで、蚊のこうしたメカニズムについては推測の域を出ず、正しく理解することが困難でした」と語ります。「今回の研究により、感覚表面の面積を定量的に測定できるリアルな3D形態モデルが完成しました。これほどの詳細なレベルで構造を捉えたのは初めてのことです」
蚊は、感覚毛（sensilla）と呼ばれる感覚器官を通じて二酸化炭素（CO2）を検出します。この毛の中には、二酸化炭素（CO2）感知に特化したものを含む嗅覚受容神経（ORN: olfactory receptor neurons）が存在します。研究チームは、黄熱病、デング熱、チクングニア熱、ジカウイルスなどを媒介することで知られる「ネッタイシマカ（Aedes aegypti）」の構造に焦点を当てました。今回の結果は、進化の過程で吸血源を探し出すために適応してきた蚊の感知メカニズムに、重要な洞察を与えるものです。この能力こそが、蚊を「世界で最も多くの人間を殺している動物」たらしめているのです。
新たに作成された3Dビジュアルからは、いくつかの驚くべき特殊構造が明らかになりました。感覚毛の内部において、ニューロンから伸びる枝状の構造である「樹状突起」に解剖学的な適応が見られたのです。特に「cpAニューロン」と呼ばれる神経では、二酸化炭素（CO2）を感知する表面積が拡大しており、細胞のエネルギー源であるミトコンドリアを豊富に含む独自の軸索構造を持っていることがわかりました。これは、この領域が高いエネルギーを必要としていることを示唆しており、こうした特徴が二酸化炭素（CO2）に対する高い感受性を生み出していると考えられます。
「これらの特徴は、嗅覚受容神経（ORN）が宿主を探索するという不可欠な役割を果たすために、特定の代謝的および構造的な適応を遂げてきたことを示唆しています」と研究チームは論文の中で述べています。
また、研究チームはこの構造をショウジョウバエのものと比較しました。その結果、ショウジョウバエの同様の領域は蚊に比べてはるかに小さく、昆虫間での決定的な違いが浮き彫りになりました。
スー博士は次のように説明します。「ショウジョウバエも二酸化炭素（CO2）を感知しますが、その領域は非常に小さいものです。化学物質を感知することはすべての動物にとって重要ですが、ショウジョウバエにとって二酸化炭素（CO2）は『危険を知らせる信号』であり、彼らはそれを避けます。しかし蚊にとっては、私たちを見つけるための『覚醒信号』なのです。それが宿主を探す行動全体のトリガー（引き金）となっているのです」
今回の発見は、蚊のユニークな解剖学的構造と、吸血相手を探す機能への理解を深めるための貴重な情報となることが期待されています。
