你以為貓主子是對(duì)貓薄荷上癮，沒想到它其實(shí)是為了驅(qū)蚊

作者：Alchemy

文章來源于科學(xué)大院公眾號(hào)（ID：kexuedayuan）

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有一種“貓薄荷”能夠讓貓貓像喝醉了一般，眼神迷離，翻滾蕩漾。

不過，你和你的貓貓喝醉酒的區(qū)別在于，你醉了就真的只是醉了，而貓貓可能是為了驅(qū)蚊。

（圖片來源：veer圖庫）

讓貓貓像醉了一樣的到底是什么物質(zhì)

當(dāng)貓科動(dòng)物如家貓、獅子和山貓嗅聞特定的植物如貓薄荷和銀藤時(shí)，它們中的大多數(shù)會(huì)表現(xiàn)出特殊的行為反應(yīng)，包括舔食和咀嚼植物，將面部和頭部在植物上摩擦，然后在地面上翻滾。這種反應(yīng)通常持續(xù)5到15分鐘，被稱為“貓薄荷反應(yīng)”。（關(guān)于貓薄荷的詳細(xì)介紹，可以查看往期文章貓薄荷，人可以吃嗎？）

2021年1月，來自日本巖手大學(xué)的研究人員在Science Advances發(fā)表研究論文，揭示了“貓薄荷反應(yīng)”背后的神經(jīng)生理機(jī)制和生物學(xué)功能。

研究人員首先從銀藤葉中純化并鑒定出了如圖1所示的，多個(gè)可能有效的生物活性分子結(jié)構(gòu)（如下圖所示的1-5號(hào)分子）。由于荊芥醇（nepetalactol，即圖1所示的5號(hào)分子，目前還沒有統(tǒng)一的中文譯名，有“荊芥醇”和“荊芥內(nèi)醇”等譯名，本文采用前者）與此前已知的貓薄荷中的有效化合物荊芥內(nèi)酯（nepetalactone，即圖1的6號(hào)分子）長(zhǎng)得很像，所以研究人員選擇了荊芥醇作為下一步重點(diǎn)研究的化合物。

研究人員使用了25只實(shí)驗(yàn)室家貓，發(fā)現(xiàn)其中18只對(duì)銀藤葉提取物表現(xiàn)出“貓薄荷反應(yīng)”。對(duì)這18只家貓中的15只進(jìn)行行為測(cè)試，發(fā)現(xiàn)所有的受試貓都對(duì)50 mg荊芥醇浸過的試紙表現(xiàn)出“貓薄荷反應(yīng)”。

為了測(cè)試荊芥醇誘導(dǎo)“貓薄荷反應(yīng)”的普遍性，研究人員又對(duì)30只野貓進(jìn)行了類似的測(cè)試，其中有17只貓會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)。接下來，研究人員比較了這18只家貓中的12只對(duì)已知的環(huán)烯醚萜類化合物的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)荊芥醇和荊芥內(nèi)酯誘導(dǎo)的“貓薄荷反應(yīng)”持續(xù)時(shí)間比其他環(huán)烯醚萜要更長(zhǎng)（如圖2所示）。研究人員還對(duì)動(dòng)物園的遠(yuǎn)東豹、美洲豹和和歐亞猞猁（都為貓科動(dòng)物）進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)它們都出現(xiàn)了類似的“貓薄荷反應(yīng)”。而被測(cè)試的家犬和小鼠則都沒反應(yīng)。

圖1. 從貓薄荷和銀藤分離出來的環(huán)烯醚萜類化合物結(jié)構(gòu)（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

圖2. 荊芥醇誘導(dǎo)貓科動(dòng)物產(chǎn)生“貓薄荷反應(yīng)”（圖片來源：Sci. Adv.）

你醉了和貓醉了，是一個(gè)道理嗎？

人類的獎(jiǎng)勵(lì)和欣快感由μ-阿片系統(tǒng)所控制，貓同樣具有這個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)貓表現(xiàn)出“貓薄荷反應(yīng)”，它們明顯可能正處于一種愉悅的狀態(tài)。因此，研究人員假設(shè)荊芥醇可能會(huì)通過嗅覺刺激μ-阿片系統(tǒng)。在貓接觸200 μg（微克）荊芥內(nèi)酯（相當(dāng)于約10片葉子的含量）前后5分鐘，研究人員分別收集了血液樣本，并測(cè)試了其中的β-內(nèi)啡肽（一種肽激素和內(nèi)源性阿片類物質(zhì)，具有鎮(zhèn)痛作用）濃度，發(fā)現(xiàn)接觸了荊芥醇后，貓血漿的β-內(nèi)啡肽濃度明顯升高。

為了進(jìn)一步測(cè)試μ-阿片系統(tǒng)是否直接參與了對(duì)荊芥醇的行為反應(yīng)的調(diào)節(jié)，研究人員給家貓服用納洛酮（μ-阿片受體的拮抗物）并觀察其對(duì)荊芥醇的行為反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在接受納洛酮處理后，“貓薄荷反應(yīng)”的時(shí)間明顯縮短，但其它正常行為并沒有受影響。這些結(jié)果表明貓的μ-阿片系統(tǒng)確實(shí)參與了對(duì)荊芥醇誘導(dǎo)的“貓薄荷反應(yīng)”的調(diào)節(jié)。

摩擦和翻滾是為了驅(qū)蚊

到底“貓薄荷反應(yīng)”中的行為有什么用意呢？

有文獻(xiàn)報(bào)道過荊芥內(nèi)酯具有驅(qū)蚊活性，因此研究人員假設(shè)“貓薄荷反應(yīng)”特征的摩擦和翻滾行為是為了將荊芥醇和荊芥內(nèi)酯涂抹到表皮從而達(dá)到驅(qū)蚊效果。研究人員測(cè)試了在日本和中國(guó)常見的白紋伊蚊，發(fā)現(xiàn)蚊子確實(shí)會(huì)避開銀藤葉和荊芥醇。接下來，要確認(rèn)的便是貓是否是通過摩擦和滾動(dòng)行為將荊芥醇轉(zhuǎn)移到臉、頭與身上。

當(dāng)把荊芥醇浸過的試紙放在關(guān)著貓的籠子的側(cè)壁或者頂部時(shí)，貓可以通過擦拭試紙將荊芥醇涂抹到頭部和臉部，但在地面滾動(dòng)則不能將荊芥醇轉(zhuǎn)移到身上。不出所料，這時(shí)貓只會(huì)將頭和臉部摩擦試紙而不會(huì)出現(xiàn)在地面翻滾的動(dòng)作。后續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白紋伊蚊降落在荊芥醇涂抹過的貓的頭部的數(shù)量比對(duì)照組要少一半。同樣的，白紋伊蚊也明顯避開了蹭過銀藤樹葉的貓。以上結(jié)果表明，貓確實(shí)是通過摩擦和翻滾等動(dòng)作來涂抹荊芥醇等驅(qū)蚊劑，從而達(dá)到驅(qū)蚊效果。

圖3. “貓薄荷反應(yīng)”的神經(jīng)生理學(xué)和生物功能意義（圖片來源：Sci. Adv.）

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，荊芥醇是銀藤葉子中主要的生物活性化合物，能誘導(dǎo)貓科動(dòng)物特有的“貓薄荷反應(yīng)”，將荊芥醇轉(zhuǎn)移到貓的頭、臉和身體上，從而保護(hù)自身免受蚊子叮咬。貓科動(dòng)物可能在進(jìn)化過程中獲得了特異的嗅覺受體，可以高靈敏度檢測(cè)從某些植物中釋放的荊芥醇和其他環(huán)烯醚萜類物質(zhì)。雖然作者的研究結(jié)果表明味覺并不是“貓薄荷反應(yīng)”的必要條件，但有反應(yīng)的貓通常會(huì)出現(xiàn)舔銀藤葉子或者浸過的荊芥醇試紙的行為，所以不能排除味覺系統(tǒng)也參與調(diào)節(jié)“貓薄荷反應(yīng)”的可能性。

動(dòng)物：聰明如我，有不同絕招來躲避害蟲！

“貓薄荷反應(yīng)”是動(dòng)物如何利用植物代謝物來防止害蟲的一個(gè)典型例子，自然界存在很多類似的例子表明，非人類動(dòng)物經(jīng)常利用其他物種釋放的一些化學(xué)物質(zhì)來保護(hù)自己免受蟲害。如白頭翁和鸚鵡會(huì)用柑橘類水果摩擦自己；卷尾猴把自己涂抹上千足蟲的分泌物(含有驅(qū)蚊成分)。

在進(jìn)化過程中，每個(gè)物種都可以選擇植物和其他物質(zhì)作為驅(qū)蟲劑。由于許多貓科動(dòng)物依靠隱身來跟蹤和伏擊它們的獵物，這要求它們保持隱蔽和靜止?fàn)顟B(tài)。而一種能夠降低它們被蚊子叮咬和感染相應(yīng)疾病概率的“驅(qū)蟲劑“，可能提供了強(qiáng)大的進(jìn)化上的選擇優(yōu)勢(shì)。

此外，刺激μ-阿片系統(tǒng)可能會(huì)進(jìn)一步幫助提供鎮(zhèn)痛效果，以減少叮咬帶來的刺激。不過，研究人員還沒完全理解貓的m-阿片系統(tǒng)是如何被荊芥醇激活的。

參考文獻(xiàn)：

[1] Reiko Uenoyama, et al. “The characteristic response of domestic cats to plant iridoids allows them to gain chemical defense against mosquitoes.” Science Advances 20 Jan 2021: Vol. 7, no. 4, eabd9135DOI: 10.1126/sciadv.abd9135