科學家比蚊子更聰明

　　蚊子不但可以聞出人呼出的二氧化碳的味道，甚至還能聞出腳的味道。但科學家比蚊子更聰明，他們已經發現了蚊子嗅覺細胞的秘密，正在試圖根據這些秘密研制新型驅蚊劑。
　　
　　夏天到了，蚊子又該出來活動了。蚊子是怎么找到人的呢？科學家們經過仔細的研究后發現，蚊子的視覺很差，它們靠的就是出色的嗅覺。
　　科學家們研究得最多的是非洲瘧蚊（Anopheles gambiae），它們是傳播瘧疾的罪魁禍首。倫敦帝國理工學院的生物學家雅各布·凱拉（Jacob Koella）博士曾經做過一個很有名的實驗，他和同事們在肯尼亞搭了3頂帳篷，互相之間以塑料管相連，管子和帳篷之間可以通氣，但蚊子無法通過。然后他們找來一群兒童，按照體內攜帶瘧原蟲的情況分成3組，第一組不帶瘧原蟲，第二組帶沒有傳播能力的瘧原蟲，第三組帶有傳播能力的瘧原蟲。然后他們把一群蚊子放到3根管子的中間，讓它們自由選擇飛向哪里。實驗結果出人意料，選擇飛向第三組兒童的蚊子數量是其他兩組的2倍以上。
　　之后，凱拉給帶有瘧原蟲的孩子吃藥，殺死他們體內的瘧原蟲，然后再讓他們進帳篷讓蚊子挑選，結果蚊子對這些健康的兒童沒有偏愛。這個實驗清楚地表明，蚊子對人體散發的氣味非常敏感，而瘧原蟲讓人體產生了一種特殊氣味，對蚊子特別有吸引力。這樣做顯然對瘧原蟲的傳播大有好處，從生物進化的角度來看對瘧原蟲十分有利。
　　非洲瘧蚊還有一項本領，那就是喜歡叮咬人的腳踝。這么做的好處顯而易見，因為腳踝部位相對穩定，不怎么動，而且距離人的雙手也較遠，不容易打到它。但是，你能想象蚊子竟然會如此聰明嗎？它們怎么知道你的腳踝在哪里呢？
　　荷蘭瓦格寧根大學（Wageningen University）的一個研究小組決定研究一下這個問題。他們發現非洲瘧蚊在距離人體幾十米遠的地方就能被人呼出的二氧化碳所吸引，可當它們終于飛到距離人體很近的地方時，卻不會直接飛向二氧化碳濃度最高的部位-人的嘴部，而是掉頭向腳踝部位飛去，非常神奇。
　　蚊子是怎樣找到腳踝的呢？研究人員相信它們是被腳的氣味吸引過去的，便從志愿者的腳部提取出了多種細菌，從細菌分泌的氣味物質中選出10種，經過適當混合后完全可以代替人腳，在實驗室條件下將瘧蚊吸引過去。
　　該實驗室的博士研究生拉姆科?蘇爾（Remco Suer）則更進一步，研究了瘧蚊觸角和口器表面的嗅覺細胞到底對哪種氣味分子有反應。蚊子的身體本來就很小，嗅覺細胞就更小了，可想而知這種實驗的難度相當大。但蘇爾知難而上，經過幾年的研究，終于發現這10種氣味分子中的9種能夠直接刺激瘧蚊的嗅覺細胞，使之產生電脈沖。
　　更妙的是，蘇爾發現其中有5種氣味分子還能阻止瘧蚊嗅覺細胞表面的氣味受體對二氧化碳起反應，這樣瘧蚊就聞不到二氧化碳了。這個發現非常重要，它解釋了為什么瘧蚊在遠處可以被二氧化碳所吸引，靠近人體時卻不會繼續飛向人的嘴部，而是轉而向下。換句話說，瘧蚊這個看上去非常聰明的行為其實背后的原理并不復雜，很容易進化出來。
　　蘇爾認為這個發現有助于研發一種瘧蚊陷阱，比如在房間的某個角落放一個能夠發出這5種氣味分子的設備，讓蚊子找錯地方。不過，這一招只對屋子里的人有幫助，對于一個在戶外活動的人來說，他更需要的是強力驅蚊劑。目前市場上絕大多數驅蚊劑的有效成分都是避蚊胺（DEET），這是一種有輕微毒性的化學物質，濃度越高驅蚊效果越好，但同時毒性也就越大。更糟糕的是，避蚊胺已經被人類使用了半個多世紀，目前已經發現好幾種對它產生抗藥性的蚊子，人類急需發明出一種替代品。
　　美國范德比爾特大學（Vanderbilt University）的科學家勞倫斯?茲威比爾（Laurence Zwiebel）博士和同事們在今年5月9日出版的《美國國家科學院院報（PNAS）上發表了一篇文章稱，他們找到了一種全新的驅蚊劑，效力比避蚊胺高幾千倍。有趣的是，這種驅蚊劑的工作原理和避蚊胺正相反，不是消弱蚊子嗅覺受體的功能，而是加強它！
　　原來，從前的科學家們相信蚊子的嗅覺受體和哺乳動物一樣，能夠直接把氣味分子的信號轉化成電信號傳遞給大腦，但最新的研究發現事實并非如此。瘧蚊的嗅覺受體（OR）并不能獨自完成這一任務，必須借助輔助受體（Orco）的幫助。兩者的差別在于，OR有很多種，每一種只能接受某種特定的氣味分子信號，但是所有的Orco分子結構卻都差不多，甚至在整個昆蟲綱都是如此，這就為科學家設計出一種普適的驅蚊劑提供了條件。
　　茲威比爾博士借助于一種制藥廠常用的高效篩選儀，從11.8萬種不同結構的小分子化合物中篩選到一種名為VUAA1的小分子，能夠直接作用于Orco，使之始終處于興奮狀態，一刻也不休息。瘧蚊肯定不喜歡這種狀態，便逃之夭夭了。
　　初步的實驗表明，這個VUAA1分子確實具備驅蚊的功效，其效力比避蚊胺強好幾千倍。它甚至還能驅趕其它昆蟲，比如作為驅蟲劑用于農業生產。
　　科學家們之所以愿意花這么大的精力研究驅蚊劑，就是為了掐斷瘧疾的傳播途徑，拯救上百萬瘧疾受害者，其中大部分住在非洲。上述兩項研究均得到了比爾&梅琳達?蓋茨基金會的經費支持，這個基金會的主旨就是鼓勵科學家嘗試一些把握性并不大的前瞻性項目，希望其中有一兩項研究最終能讓窮人們受益。