蚊子怎么只咬我？

单身汉

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对于蚊子，我相信在座的每一个人应该都很熟悉，因为我们都有被蚊子咬过。从分类学上来说，蚊子属于昆虫中的双翅目，顾名思义就是只有一对翅膀的昆虫。
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! o. j% b5 R" A昆虫一般来说有两对翅膀，比如说蝴蝶。但是对于双翅目的昆虫，比如蚊子和苍蝇来说，它们的后翅进化成了平衡棒。
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* D$ @& g; \* d9 F平衡棒是非常有用的结构，上面有很多感受器，就像飞机上的各种仪表。它可以让正在飞行的蚊子或苍蝇时时掌握自己的飞行姿态，还可以获取到外部的气流信息，并快速地做出调整。所以大家想要拍死正在飞行中的蚊子和苍蝇很困难，因为它们的飞行很灵活。
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世界上总共有 3500 多种蚊子，它们的适应能力很强，所以分布非常广泛，从热带到温带，甚至在北极都有蚊子。在北极的蚊子体型相比于正常蚊子更加巨大，常常成群结队地追着人和动物咬，非常让人崩溃。
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' o: G! I$ P8 c1 f% g不是所有蚊子都咬人

那是所有蚊子都咬人吗？其实并不是的。蚊子分为雌和雄，它们长得就不一样，雄蚊小一点，触角上有很多刚毛，像一把刷子。



雄蚊一般以花蜜为食，并不吸血。需要吸血的是雌蚊，因为它们在产卵时需要很多蛋白质，而花蜜中没有蛋白质，只有人和动物血液中的蛋白质才能满足它们的需求，所以雌蚊需要吸血。
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% h) i  D' @& ]) ?& F其次，也并不是所有种类的蚊子都喜欢咬人。3500 多种蚊子中的大多数其实没有固定的偏好，遇到什么就咬什么。大概只有不到 10 种蚊子是专门咬人的，但是正是这 10 种蚊子传播了人类大多数的疾病。

很神奇的是，人们发现这些专门咬人的蚊子能够准确地区分人和动物，那它们是怎么做到的呢？通过气味。

& H+ u) A# K' m) A人类的气味到底有什么秘密？
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人之所以会有气味，是因为皮肤分泌了一些物质，这些物质被细菌氧化分解，才产生了人的气味。
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具体来说，在人的皮肤里有两个器官可以分泌物质，一个是汗腺，它会向皮肤表面分泌汗液，这个大家可能很熟悉，我们剧烈运动之后会出汗。
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2 w) P2 u& |) ^* p& S0 U; b0 u0 s另外一个器官是皮脂腺，它可以向皮肤表面分泌油性物质，比如我们平常说皮肤出油了，就是皮脂腺分泌的皮脂。

& r9 M0 a& O' c2 l5 @- |3 |虽然这些皮脂可能会影响美观，但是它们对保护皮肤非常重要。
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也许是因为人类在进化过程中体毛变少，皮肤更加裸露了，所以为了保护皮肤，人类的皮脂就变得与众不同，会有动物的皮脂中几乎没有的物质，然后这些物质会被氧化分解为癸醛和甲基庚烯酮。

6 J& T! [" ~  b* c% l人类皮脂中有两种特殊的物质，Sapienic acid（某种脂肪酸）和Squalene，体表接触到空气后，它们会分解出癸醛和甲基庚烯酮等分子
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这就是为什么人的气味里面这两种分子特别多，而动物几乎没有，因为它们的皮脂并不具备那两种物质。

蚊子的大脑在想什么？

- F/ |0 h0 I' E" u; A到目前为止我们知道了人和动物的气味有什么不同，但是还是不知道为什么蚊子这么喜欢人的气味。

  W+ v" n6 {1 ^为了回答这个问题，我们决定采用一个听起来非常不可思议的方法——给蚊子做开颅手术，看看它的脑子里到底在想些什么。

  `& v( q, [. i' {( t! v& ^& Y; z蚊子也是有大脑的，不过很小，只有0.5毫米左右。

0 O3 E. `/ {9 N6 s7 l+ T当我们非常小心地用镊子拨开蚊子头上的表皮，再把触角和口器去掉，它的大脑就暴露出来了。为了方便在显微镜下观察，我们会对蚊子的大脑进行染色。

染色之后的蚊子大脑非常好看，里面有各种各样复杂的结构，比如我们关注的嗅觉脑区。

蚊子的嗅觉很敏锐，因为在它长长的触角上面有超过2000个嗅觉感受器，非常多。

当蚊子闻到气味时，它的嗅觉感受器会被相应的化学分子激活，然后把信号传递到大脑的初级嗅觉脑区——这是大脑接收嗅觉信号的第一个脑区。

这个脑区非常有意思，因为如果我们放大仔细看，就会看到它是由很多的小球组成的，每个小球叫做嗅小球，它是这个脑区的基本功能单位。
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5 |# o% T0 d2 i( M. B不同嗅小球探测的是不同化学分子，就像一个个信号通道，它们传递的是相对独立的信息。蚊子的大脑里面大概有 60 个嗅小球，也就是说它有 60 个信号通道。

) J( E& \7 _  v. a; @4 A" k但是如果想要知道蚊子在闻到人的气味时在想什么，光是在显微镜下看到它好看的结构还不够，因为染色会让蚊子大脑失去活性，染色后的蚊子已经死了，而我们需要被开颅的蚊子还要活着，才可以实时记录它们大脑的活动。

不只是我们，几乎所有研究蚊子的科学家都非常渴望这样的方法。直到 10 年前基因编辑技术的出现，才让这种方法变得有可能。
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我们的想法是通过编辑蚊子的基因，特异性地标记大脑中的神经细胞，让它们可以表达荧光蛋白。当某个脑区的神经细胞被激活时，荧光就会增强，这样我们就可以知道是哪个脑区被激活了。
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不过这个想法虽然听上去很美好，但是实际操作起来却很有挑战性，因为基因编辑在蚊子里面成功的效率太低了，成功率甚至低于 0.1%。这就意味着每次要筛选大量的蚊子，才能成功获得一只我们需要的蚊子。

( ^& U' x1 t# x: \) M- h而当我们在上游挂一只人穿过的袜子时，蚊子闻到人的气味就会非常兴奋地飞过去。最让我们惊喜的是，当我们在上游释放混合物的时候，蚊子非常兴奋，就像喜欢人的袜子味道那样，兴奋地飞到上游。
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# l! f8 `* e" P% X5 a" e) ~这个结果让我们很惊喜，因为人的气味里面有上百种分子，而我们只使用了两种分子就可以很好地模拟它的效果。
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我们这个发现不仅很有趣，也很有用，因为这个混合物只有两种化学分子，相比于上百种分子来说，它可以很好地被制造和储存，这样就很方便应用于捕蚊器中。我们已经申请了专利，已经有好几家专门制造捕蚊器的公司表示有很大的兴趣。

  K* R( M$ G% v1 g8 k/ y另外如果我们能找到一种混合物，可以非常特异性地抑制对人敏感的嗅小球，然后把这种化合物涂到人的皮肤表面，那么蚊子是不是就会对人失去兴趣，从而达到一个驱蚊的效果呢？
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$ Z5 k, H% v1 a: l$ a" g1 O0 p目前市面上使用的驱蚊剂很多是经过大量化学筛选得到的，它们具体的作用机制我们其实并不清楚，所以效果也并不是那么理想。

但是如果根据蚊子的大脑活动能够特异性地寻找到一种驱蚊剂，效果也许会好很多。我的同事正在这个方向做进一步的研究。
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大家平时可能会觉得有的人特别招蚊子，确实有的研究者曾经在蚊子面前摆了不同血型的血液，然后发现蚊子更喜欢O型血。

. V' v* f0 `- ^& [2 C0 @* @4 Q另外一个研究发现，如果双胞胎当中的一方很招蚊子，那么另一方招蚊子的概率也很高，通过计算发现遗传因素大概占了 60% 的比例。
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还有一个研究更有趣，日本科学家发现当同一个人喝了 350 毫升啤酒之后，就会变得更招蚊子喜欢。

  Y! R4 N" w. C  O7 p: K; g这些研究告诉我们，遗传因素和生活习惯对于招不招蚊子都有贡献，但是具体的机制尚不清楚，还需要进一步研究。

人的气味里面癸醛很多，所以蚊子更喜欢人，但是蚊子同时也不喜欢癸醛很多的人，它们喜欢的是癸醛含量适中的人。

  }7 t$ B# P# L( q3 v: ^一个可能的解释就是，人群当中那些癸醛很少或很多的人占的是少数，如果蚊子倾向于喜欢这样的人，那它找到大多数人的概率就会降低，不利于它的繁殖。

蚊子存在的意义

/ i8 o5 A2 j% b* s0 s* X说了这么多，可能有人会问，花这么长时间这么多经费研究蚊子到底有什么意义？
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  U8 \9 H/ E  q$ d  r8 \3 `我想反问大家一个问题，大家觉得世界上最危险最致命的动物是什么？

很多人可能会想到狮子、老虎这样的猛兽，但很少会有人想到蚊子，但事实上根据世卫组织的数据，通过蚊子传播的疾病每年会杀死 72 万人。
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那蚊子为什么可以这么高效地给人传播疾病呢？
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/ L9 _* r2 U. V& z7 ]4 s* H一个很重要的原因是它们数量多、繁殖快。蚊子一次产卵可以超过 100 个，而且同一只蚊子可以多次产卵，咬很多人，所以一只蚊子就可以把疾病传染给很多人。
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传播疾病的蚊子主要分成三大类。
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, y5 o4 F. L1 o# l4 w7 ?第一类是传播疟疾的疟蚊，在热带地区，比如非洲的某些国家，疟疾是最严重、致人死亡最多的疾病。
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第二类库蚊，也就是我们常见的家蚊，主要分布在温带地区，它可能会传播西尼罗脑炎病毒。感染这种病毒之后，大多数人没有症状，少数人会发烧、头晕，严重的会产生脑炎、呼吸衰竭甚至死亡。
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第三类就是今天的主角——伊蚊，也就是常说的花蚊子，它可以传播登革热、黄热病、寨卡这样的病毒。

+ `5 t4 h: H7 x6 P0 u以登革热为例，世卫组织估计每年大概有 1 到 4亿人感染，其中 20% 会产生症状，严重的会导致死亡，过去几年在我国东南部也有过登革热的爆发。

1 T# _! [4 G& l$ f蚊子传播的疾病不仅影响我们自身，可能也会影响到后代。比如说如果孕妇感染寨卡病毒，那么婴儿出生后可能会患有小头症，非常可怕。

那蚊子具体是怎么给人传播上病毒的呢？我们先来看一下蚊子是如何吸血的。

9 Z- D4 N/ Q+ ~1 u) v吸血的时候蚊子会把口器插入到皮肤之中。蚊子的口器很长，就像一根针，上面有很多的化学感受器，可以帮助它寻找到血管。
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在这个过程当中，蚊子会分泌唾液，阻止凝血，并抑制皮肤发生免疫反应。但是如果这只蚊子之前咬过携带病毒的人，它的唾液里面可能就会携带病毒，直接传播给正在被咬的人。

6 d) B6 e, y; j' T+ X" n1 I  b; _具体来说，当蚊子咬过一个携带病毒的人之后，病毒就会随着人的血液进入到蚊子的消化系统，通过细胞表面的受体进入到蚊子细胞内，进行大量的复制繁殖，再扩散到蚊子身体各处，包括口器和唾液中。当蚊子叮咬下一个人的时候，病毒就会随着唾液传播过去。

在整个过程中，大家可以看到最初的病毒来源并不是蚊子，蚊子只是病毒传播的一个媒介，而且病毒也不会让蚊子自己产生疾病。
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还有一点需要说明的是，只有特定的病毒才可以通过蚊子来传播，因为病毒需要借助蚊子细胞表面对应的受体才能进入蚊子体内进行复制。

$ r  @5 N1 ~& S- M: @而其他病毒，比如说乙肝病毒、艾滋病毒都并不能被蚊子细胞表面的受体识别，所以根本没办法进入蚊子体内进行复制，也就不能通过蚊子来传播。同样地，到目前为止也没有证据证明蚊子可以传播新冠病毒。

" y2 R$ \* A3 k' n9 a8 L4 `+ B既然蚊子这么讨厌，那蚊子的存在有意义吗？如果我们把所有的蚊子都消灭了，是不是一个好事情？

3 W/ O6 l1 s7 i" Q1 J" |; E一派观点认为，蚊子虽然传播疾病，但是它是生态系统中很重要的一环，比如说有些动物可能以蚊子为食，如果我们把所有蚊子都消灭了，那这些吃蚊子的动物也就跟着遭殃了，这样生态系统就被破坏了，所以我们不能把所有蚊子都消灭。
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另一派观点认为，虽然蚊子是生态系统中的一环，但是生态系统同时也有很好的恢复能力。如果我们把蚊子都消灭了，它的生态位很快就会被其他昆虫替代掉，这样长期来看并不会破坏生态系统。

我们没必要把所有 3500 种蚊子都消灭，只需要消灭那些专门咬人的不到 10 种蚊子就可以了。