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你的满腔热血为什么容易吸引蚊子？

2020-02-12 07:49

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创 Katherine J. Wu SME科技故事

来源 SMITHSONIANMAG.COM

作者 Katherine J. Wu

翻译 SME科技故事

威廉姆·劳尔森（Willem Laursen）穿上了他的连裤袜，因为他养的蚊子不再需要进食了。“脚的味道对这些蚊子真的具有很强的吸引力，”这位布兰迪斯大学的生物学一家边说着，一边将袜子沿着蚊子的进食处围了一个圈，“当你走出去的时候，它们会直冲你的脚踝。”

野生的蚊子对血液似乎有着永不满足的渴望，但是实验室里那些被关在人工照明的狭小房间里的蚊子，有时却很难有这样的食欲。为了让这些蚊子能够保持一定的体重，劳尔森和他的同事试图模拟它们在野外遇到的情况，以此给蚊子传递感官上的一些信息，比如用热金属盘提供热量，呼气产生一股股二氧化碳，以及借由没洗过的尼龙袜散发出的“诱人”的汗臭味。

然而实验室最新的蚊子突变体已经被证明比以往更难受到这种感官上的诱骗。劳尔森和他的同事们对这些吸血动物进行了基因改造，使它们的触角不再表达一种被称为IR21a的分子温度感受器，从而阻碍了它们对热的感控——使它们不再容易找到并进食人类温热的血液。

该小组的这一发现发表在《科学》杂志上。这是科学家们首次精确地定位调控蚊子趋热性的基因和细胞，而了解这些分子靶点有助于日后对出驱蚊剂或诱捕器的开发和研究，进而便于诱捕这些可能携带疟疾、登革热等疾病的病原体或者寨卡病毒的昆虫。

“大家都觉得蚊子很烦人，它们会不停地叮咬人类并且无处不在，”专攻传染病方向的生态学家莎拉·佐迪（Sarah Zohdy）说到，“但是对其中基本的驱动机制，我们仍然有一些疑问。不得不说这是一个非常棒的研究，它填补了知识上的空白。”

对蚊子来说，没有什么食物能比一具充满新鲜且温暖的身体更能让它们尖叫。但是这些小虫子要想找到这样的食物并咬上一口，环境中首先要有大量的食物信号。劳尔森称这种现象为“远距离线索”（long-range cues），比如身体气味和二氧化碳等这些能在几英尺外引诱它们的东西。一旦这些虫子来到几英寸范围内，像温度和湿度这样的短距离触发器就开始起作用了——这为它们指明了一条通向大快朵颐的道路。

在过去的几年里，研究蚊子的科学家们在确定蚊子从远处感知食物化学信号的机制上取得了很大的进展。但是当它们准备“着陆”时，是什么使它们保持在既定路线上一直难以确定，劳尔森如是说。

为了弄清蚊子的温度感应策略，劳尔森和布兰迪斯大学的生物学家克洛伊·格雷皮（Chloe Greppi）和保罗·加里蒂（Paul Garrity）领导的团队有了一个看上去不太可能的灵感：研究果蝇。加里蒂说，尽管这两种虫子因为饮食上的巨大差异而产生了分化，并且各自独立进行了大约2亿年的进化历程，但是果蝇和它这吸血的远房亲戚仍然有着许多共同的分子机制。如果要说一个两者间的重要区别的话，那就是和果蝇相关的温度敏感已经得到了大量的研究。

这种从进化角度去研究问题的思维其实很早之前就被使用过了。2015年，另一组研究人员修改了蚊子的基因组，以破坏帮助果蝇识别热量的两种基因，但这两种突变似乎都无法抑制蚊子对温暖血液的渴望。

加里蒂说，这一结论是令人困惑的。将热寻求行为概念化的最传统同时也最简单的方法是通过一组对温度升高做出反应的细胞或者受体。“但是生物体可以通过两种途径被温暖的物体吸引，”他说，“你可以寻找更温暖的地方，或者被维度开始下降的地方所排斥。”

因此，研究人员转而关注IR21a，这是一种帮助果蝇感知温度并最终向低温迁移以避免过热的受体。冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）经过基因改造后缺乏IR21a，它们不再被加热到华氏98.6度的微型加热器所吸引，而这个温度是未被改变的蚊子疯狂追求的目标。

没有携带IR21a的蚊子对加热后的血液也不那么感兴趣。这些血液被放在附在网箱顶部的加热圆盘中，这也是蚊子的主要食物来源。（一个更便宜但更麻烦的选择是实验室成员轮流把前臂放入围栏里）。

实验结束后为了喂养这些变异的蚊子，劳尔森和他的实验室伙伴们会给这些蚊子带来额外的血液，或者向它们的笼子里吹气，使空气中充满二氧化碳。他们也经常脱下连裤袜，尽管实验室的一些成员被证明比其他人更能吸引蚊子。（他们在白板上记分数，劳尔森目前并列第二）。

劳尔森团队的实验结果表明，在分子水平上，果蝇和蚊子的IR21a的功能有极大的相似性，不同之处在于果蝇以此避免过热，而相反的蚊子靠它寻求热量。蚊子似乎将一种进化上古老的基因转化为一种新的细胞回路，并彻底改变了它的功能。哥伦比亚大学的蚊子行为专家劳拉•杜瓦尔（Laura Duvall）表示:“除了体温调节，蚊子还在利用这些温度传感器来捕食人类。”杜瓦尔也没有参与这项研究。

然而，阻止IR21a的表达并不足以让一个饥饿的吸血鬼完全惊慌失措。当研究人员将他们裸露的手放在变异蚊子的笼子上方时，这些蚊子仍然会成群结队地向上飞去并且尝试取食。

“蚊子非常善于发现我们，”杜瓦尔说。各种各样的感官信息刺激着这些虫子的想像，“只针对单一的路径永远都不足以破坏这种能力。”

但是在丰富引导蚊子接近人类的诱饵列表的过程中，研究人员正在开发更加强大的驱蚊剂，其中一些甚至可以扰乱蚊子的导航技能。

另外也可以将所有这些诱因结合起来形成一个极具吸引力的陷阱，从而引诱昆虫远离皮肤。“这是一个相当引人注目的方案，”杜瓦尔表示，“这将带来巨大的影响。如果能够减少蚊子与人类之间的接触，那么你就能够预防这些小动物传播的所有疾病。”

原文链接：https://www.smithsonianmag.com/science-nature/why-mosquitoes-find-your-warm-blood-so-appealing-180974130/