蚊子是如何嗅出人类来咬人的？

原来蚊子喜欢某种橙味。

埃及伊蚊的放大照片

夜深人静，你蜷缩在床上，在漆黑的房间里被捆绑到下巴——突然你听到一只蚊子从你耳边掠过的嗡嗡声。

一些蚊子专门叮咬人类，而这些微小的吸血鬼擅长追踪我们。问题是，蚊子如何如此精确地攻击受害者？

答案：蚊子可以利用它们的嗅觉来确定下一个人类受害者，即使那个人的气味与附近动物和周围环境的气味混合在一起。人类散发出与其他生物散发出的气味不同的独特气味，对于蚊子来说，这种气味就像一个巨大的归巢灯塔，将它们吸引到下一次血餐。

“总共有 3000 多种不同种类的蚊子，但只有少数蚊子专门叮咬人类，”康奈尔大学神经生物学和行为学博士后研究员赵志磊说。赵和他的同事研究了一种名为埃及伊蚊的蚊子，这种蚊子表现出对咬人的强烈偏好，而不是以其他动物为食的。

“埃及伊蚊喜欢人类。他们喜欢我们的气味，”佛罗里达国际大学的神经遗传学家兼副教授马修·德根纳罗（Matthew DeGennaro）说，他没有参与这项研究。不幸的是，这些害虫携带多种病原体，可以将寨卡、登革热、基孔肯雅热和黄热病等疾病传播给它们所咬的人类。

“我们早就知道，与其他动物相比，埃及伊蚊特别吸引人类。这是它们成为公共卫生威胁的部分原因，”助理教授劳拉·B·杜瓦尔 (Laura B. Duvall) 说在哥伦比亚大学生物科学系工作，他没有参与这项研究。

根据《自然通讯》杂志 2022 年的一份报告，过去的研究表明，埃及伊蚊可以闻到我们呼出的二氧化碳，并利用这种化学线索找到要咬的人肉。DeGennaro 和他的同事最近发现，这些害虫还可以闻到人类汗液的特定成分，包括乳酸，他在一封电子邮件中告诉 Live Science。据 Live Science 此前报道，另一项研究发现，蚊子会涌向亚麻短杆菌，这是一种在人脚上发现的细菌，它也使林堡奶酪具有独特的气味。

但是，尽管科学家们知道所有这些化学线索都有助于A. aegypti蚊子以人类为目标，但“大多数这些 [线索] 在人类和动物身上都可以找到，”杜瓦尔在一封电子邮件中告诉 Live Science。不知何故，尽管动物散发出类似的气味化合物，但蚊子仍然设法将人类从潜在的猎物名单中剔除。“我们不知道他们是如何区分的，”杜瓦尔说。

赵的 2022 年研究于 5 月 4 日发表在《自然》杂志上，通过放大蚊子的微小大脑，揭示了解决这一谜团的可能方法。

为此，研究人员首先使用了一种称为CRISPR-Cas9的基因编辑技术，将荧光蛋白的基因拼接到蚊子的DNA中。他们特别使用了雌性A. aegypti蚊子，因为该物种的雄性会喝花蜜而不是咬人。一旦插入，该基因就会指导蚊子的细胞将荧光蛋白粘附到虫子的特定神经细胞或神经元中。当这些神经元打开时，蛋白质会发光。

“因此，当神经元处于活跃状态时，荧光会增加，”在进行这项研究时还是普林斯顿大学博士生的赵说。通过这种方式，研究小组将这些发光蛋白注入蚊子大脑中的气味处理中心，并将这些蛋白质插入吸血器的气味检测器官，例如它们的触角和上颌触须，这些器官很小从虫子的口器中伸出的感觉器官。

然后，研究小组将蚊子暴露在他们从不同动物身上收集的气味样本中，这些动物包括老鼠、豚鼠、鹌鹑、绵羊、狗，当然还有人类；这些采样的气味中的每一种都含有动物释放的不同化合物的混合物。为了查看蚊子大脑的哪些区域会因不同的香味而发光，研究小组切开了蚊子的小脑袋。“大脑非常小，”只有大约 0.01 英寸（0.5 毫米）宽。在显微镜下工作，该团队将剥去覆盖蚊子头部的外层角质层，小心地暴露出虫子充满荧光的大脑。在整个微妙的过程中，蚊子仍然活着。“你的手需要稳定，否则你只会破坏大脑，”他说。

研究小组发现，一束被称为肾小球的球状神经对人类气味反应强烈，但对动物气味反应较弱。他们将这些神经称为人类敏感（H）肾小球。一个不同的肾小球（标记为 A）表现出相反的模式，对动物的气味反应强烈，但对人的气味没有反应，第三个肾小球（标记为 B）对所有测试气味反应强烈。为了更好地了解这些激活模式，该团队将动物香精分解为其成分化合物，以单独和不同混合物进行分析。

他们确定了两种化合物——被称为癸醛和十一醛——在他们的人类气味样本中一直大量出现，但在动物样本中却很少出现。这些化合物闻起来很甜，有柑橘味，类似于橘子皮，存在于人体皮脂中，皮脂是一种由皮肤腺体产生的油。

新发现的 H 肾小球似乎特别适合这些化合物，对两者的合成混合物反应特别强烈。同时，B 肾小球对这种气味只有适度的反应，而 A 肾小球则完全没有反应。研究人员发现，埃及伊蚊对这种混合物表现出极大的吸引力，甚至在风洞中进行的测试中飞向它。这暗示了这些化合物引发的癸醛、十一醛和 H 肾小球活性是蚊子如何追踪人类宿主的关键。