發現蚊子能“紅外尋人”有何用？

夏末初秋是蚊子一年中的最后一個繁衍高峰，承擔種群繁衍的雌蚊會抓住一切機會瘋狂叮咬人類，所以民間才有“秋蚊子猛如虎”的說法。皮膚的痛癢難耐還只是皮外傷，蚊子最可怕的地方在于它是一種常見的病原體傳播媒介，每年全球有數億人染上蚊媒疾病。

這些不起眼的蚊子，到底是怎樣找到人類的？流傳度最高的答案是二氧化碳和人的氣味。但最新發表在《自然》雜志上的一項研究顛覆了大家的認知：蚊子最遠可以在70厘米外通過紅外輻射感知宿主。那么，蚊子是如何利用紅外機制“尋人”的？這一發現能為人類控制蚊媒疾病的傳播帶來什么啟發？

“危險”的蚊子屢登科學頂級期刊

如果要選出一種討厭的生物，相信絕大多數人的答案都是蚊子。蚊子屬于昆蟲綱雙翅目蚊科，是具有刺吸式口器的纖小飛蟲，通常雌性以血液為食，雄性則吸食植物汁液。因此，叮咬人類、傳染疾病的蚊子，一般都是雌蟲。

為什么小小的蚊子備受科學家關注，有關它的研究還能登上科學頂級期刊呢？原因就是蚊子實在是太危險了。說到世界上最危險、最致命的動物，人們可能會聯想到老虎、獅子、毒蛇乃至食人魚，但恐怕料不到，這些動物給人類帶來的殺傷力遠不如蚊子。根據世界衛生組織公布的數據，蚊子傳播的疾病每年會殺死72萬人，說蚊子是人類的頭號殺手并不夸張。

每年，世界范圍內導致大量傷亡的瘧疾、絲蟲病、登革熱、黃熱病、流行性乙型腦炎等疾病都與蚊子的傳播脫不了干系。以在全球致死性寄生蟲病中排名第一的瘧疾為例，這是一種由蚊子攜帶的瘧原蟲導致的疾病，患者會出現反復發作的間歇性寒戰，所以該病又被稱作“打擺子”。每年有數億人感染瘧疾，受到致命威脅，直到我國科學家屠呦呦發現青蒿素，開創瘧疾治療新方法，才有效阻止了疾病的肆虐，屠呦呦也因此獲得了2015年諾貝爾生理學或醫學獎。其他諸如登革熱、絲蟲病、黃熱病等蚊媒傳染病，同樣是非常嚴重且有可能致死的傳染病。

盡管人類發明了物理性的蚊帳、化學性的蚊香或殺蟲劑，甚至還研究了生物滅蚊（如轉基因蚊子），但是面對蚊子強大的生存繁衍能力，這些方法帶來的效果十分有限。

因此，科學界一直在努力探尋應對之法，第一個突破口就是搞清楚蚊子是如何準確找到人的。比如，2022年中國小伙趙志磊在美國的康奈爾大學讀博期間，在《自然》雜志上解密了蚊子叮人的氣味秘訣；2024年，美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的克雷格博士團隊在《自然》雜志上刊文稱，蚊子可以通過紅外輻射來感知人的存在。不僅如此，蚊子還能感知得了蚊媒疾病的人。2017年，瑞典斯德哥爾摩大學費伊教授團隊在《科學》雜志上揭示了一個現象，人如果感染了瘧原蟲，那么皮膚表面就會釋放出更多的揮發性物質，從而吸引更多蚊子；無獨有偶，2024年，中國清華大學的程功教授團隊指出，感染了蚊媒傳染的寨卡病毒或者登革熱病毒，無論是人還是動物都會吸引更多蚊子，相關研究發表在《細胞》雜志上。

這些研究使得蚊子能夠屢次登上科學頂級期刊，讓人不得不感慨蚊子這個種群的強大，當然，也為科學家防御蚊子提供了新的思路。

蚊子“下嘴”挑不挑血型

是什么原因導致蚊子叮人吸血？它們又是如何精準地找到人的呢？搞清楚其中的原委，就可以制定策略來應對蚊子的騷擾。

蚊子吸血，所以很多人會下意識覺得，它是靠血型來選擇宿主的，得出其對血型有偏好的結論。2021年，中國、巴基斯坦和尼日利亞三國的聯合團隊通過體外喂養實驗對蚊子的偏好性進行了檢測，排除掉其他因素區別后發現，蚊子對人的血型有偏好。

蚊子吸血至少有兩個目的：一是為自己攝取血液營養，二是血液可能刺激蚊子繁殖。于是，研究人員對斯氏按蚊的攝食偏好及繁殖結果進行了統計。結果顯示，在消化營養方面，蚊子攝食O型血的消化率是最高的，其次是B型血和A型血，消化率最低的是AB型血；在繁殖方面，攝食B型血的蚊子產卵率最高，其次是O型血和AB型血，產卵率最低的是A型血。當把蚊子置于風洞生物測定和蚊子觸角電位測定后顯示，蚊子更喜歡B型血，而對O型血和AB型血無顯著差異。

隨后，研究人員對埃及伊蚊做了類似研究，結果無甚區別。當然，也有其他研究結果不認可這個結論，認為蚊子對O型血更感興趣。

需要說明的是，科學界還有不少研究者認為“蚊子有血型偏好”一說是偽科學，蚊子并不會感知到人的血型區別。從原理上解釋不通，人的血型與血液抗原差異有關，這是個免疫問題而非嗅覺問題，蚊子怎么能感知免疫問題？更別提人的血液被血管包裹并埋在皮膚等組織下，皮膚是一道天然屏障，蚊子要想提前感知血型再發動攻擊，難上加難。比如，美國科學家Thornton曾經為了考察血型、出汗情況、膚色、體毛對蚊子叮咬的影響做了一個實驗，結果發現除了出汗，血型等其他因素與蚊子叮咬并無必然聯系。所以，關于血型和蚊子的關系還未有定論，需等待更多研究。

“人味”可能是招蚊子的主要原因

關于人招蚊子的原因，“氣味說”倒是達成了共識。

昆蟲常見識別對象的方法是通過視覺和氣味。蚊子的視覺較差，它的飛行軌跡往往不是直線，而是摸索著飛，相比之下，氣味所起的作用更明顯，那是什么氣味呢？

早在2011年，美國科學家德克爾就關注過蚊子和二氧化碳的關系。正常空氣和人呼出空氣的一個重要區別是后者包含二氧化碳這種成分，進而使得周邊空氣中的二氧化碳濃度更高。研究人員進行一系列實驗后發現，蚊子活動的軌跡和二氧化碳/體味混合味氣體有較高的關聯度，證明二氧化碳是蚊子識別人的一個重要因素。比如，研究人員在箱子里放進100只饑餓的蚊子，然后在箱子兩端分別準備了人的氣味和動物的氣味，結果這些蚊子毫不猶豫地統一飛到了有人氣味的一端。

蚊子吸血至少有兩個目的：一是為自己攝取血液營養，二是血液可能刺激蚊子繁殖。于是，研究人員對斯氏按蚊的攝食偏好及繁殖結果進行了統計。結果顯示，在消化營養方面，蚊子攝食O型血的消化率是最高的，其次是B型血和A型血，消化率最低的是AB型血。

但新的問題出現了：能呼出二氧化碳和有體味的除了人類，還有動物，難道追著人叮的蚊子還有物種偏好嗎？事實上，自然界有3500多種蚊子，其中大部分種類都是隨機叮咬的，不分人或動物，只有不到10種蚊子比較特殊，愛叮人，同時也是傳播疾病的媒介。叮人的蚊子種類主要包括埃及伊蚊（白紋伊蚊）、淡色庫蚊、中華按蚊和三帶喙庫蚊。其中，埃及伊蚊主要在白天吸血，喜歡在灌木叢、樹林、草坪等環境中生存，能夠傳播登革熱、基孔肯雅熱等疾病；淡色庫蚊主要在夜晚吸血，常出沒于家庭環境中，可傳播乙腦；中華按蚊兼吸人、畜血液，是瘧疾和馬來絲蟲病的重要媒介；三帶喙庫蚊主要在黃昏和黎明時分吸血，也是乙腦的主要傳播者。

令人好奇的是，蚊子是怎樣做到區分人與動物的氣味的呢？

其實，人與動物的氣味本質上都是一系列化合物的組合，里面有上百種化學分子，這些分子組成不同就造成了氣味的差異。經過對比研究，科學家發現有幾種成分比較特殊，尤其是癸醛和甲基庚烯酮，人體散發的氣味里這類成分特別多。其原因是人在進化過程中體毛變少，導致皮膚裸露，于是這些成分會分泌出來保護皮膚，從而被蚊子捕捉到。

大腦是決策中樞，它決定了動物的很多行為，包括對食物的興趣。研究人員發現，當只給蚊子流通空氣而不提供氣味分子時，蚊子的大腦幾乎沒有被激活，但若是散發了人的氣味，蚊子大腦的嗅小球就被大量激活。看起來，“人味”是吸引蚊子的關鍵存在。

研究蚊子“尋人”機理有助于避開叮咬

一段時間以來，關于蚊子如何找到人的機制，雖然談不上全面，但普遍共識是氣味為核心，血型或許有些影響。日前，發表在《自然》雜志上的新研究又顛覆了人們的認知：蚊子竟然有紅外輻射識別能力。美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校研究人員領銜的團隊稱，蚊子能通過感知源自人體皮膚溫度的紅外輻射來追蹤人類宿主。

要知道，凡是高于絕對零度（熱力學的最低溫度，約為-273.15℃）的物體都可以產生紅外輻射，而感知紅外輻射是生物感知外界的一種能力。先前科學家就很好奇，蚊子有沒有紅外輻射感知能力？一開始，他們用紅外輻射來檢測蚊子，結果發現蚊子對這種刺激不敏感，所以一度否定了蚊子對紅外輻射的感知能力。

那如果把紅外輻射和蚊子的其他感知系統疊加在一起呢？

研究人員將可傳播登革熱等傳染病的雌性埃及伊蚊放在兩個區域進行對照實驗。他們選擇了公認的能夠吸引蚊子的成分二氧化碳和人類氣味分子，并放置進兩個區域，然后對紅外輻射進行了阻隔，使得只有一個區域能夠接收到紅外輻射。其結果令科學家大為吃驚：在能接收紅外輻射的區域，蚊子尋找吸血目標的活動頻率增加了一倍，且在距離紅外輻射源約70厘米的范圍，這種活動頻率仍維持在較高水平。這意味著，蚊子真的可以感知紅外輻射，甚至遠距離依然有效，這一發現可以說是顛覆教科書式的存在。

蚊子能感知紅外輻射，是蚊子的觸角在發揮作用。它的觸角末端神經元會表達溫度敏感蛋白，而這個蛋白有助于感知溫度。若有一天這個蛋白發生變異，那么蚊子就會失去這種感知功能。

這一新發現或許可以解釋為什么同一個人穿著緊身衣物或寬松衣物對于蚊子的吸引力不一樣，寬松衣物更能阻擋蚊子的叮咬，因為寬松衣物與皮膚間的空氣層更厚，在一定程度上阻礙了紅外輻射的傳遞，從而減少對蚊子的吸引。

可見蚊子很狡猾，難怪過去科學家單獨用紅外輻射來研究蚊子卻沒有收獲，誰讓蚊子會作“綜合判斷”呢？光有紅外輻射不行，還需要氣味和二氧化碳，否則不會行動。研究人員總結，單一的紅外輻射條件并不足以刺激蚊子去尋找宿主，只有在二氧化碳濃度、氣味等多種條件具備時，紅外輻射對蚊子尋找宿主的刺激性影響才會顯現。

減少蚊子數量和避免蚊蟲叮咬是人類預防蚊媒疾病傳播的關鍵，而了解蚊子“尋人”的機理，對于減少蚊子叮咬、切斷蚊媒疾病傳播有重大意義。傳染病有三大要素，分別是傳染源、傳播途徑和易感人群。而在蚊媒疾病中，蚊子在每個要素里都扮演了角色：蚊子本身就是病原體的宿主，如瘧原蟲會在蚊子體內進行配子結合完成生殖過程；叮人的蚊子可以傳播多種病原體，如傳播登革熱的主要是埃及伊蚊；哪些人群容易被蚊子盯上，更是關系到蚊媒疾病的發病以及進一步傳播，蚊子有多重手段來提高識別人的能力，且偏好已經被蚊媒疾病感染的人，這會進一步導致疾病擴大傳播。

正因如此，關注蚊子識別人的原因和過程，有助于蚊媒疾病的防控。例如，針對蚊子的紅外輻射識別能力，可以設計出紅外輻射捕蚊器來捕捉蚊子，也可以通過改善衣著來削弱紅外輻射從而避開蚊子叮咬。如果能降低蚊子的叮咬概率，自然就能減少蚊子給人類帶來的健康威脅。當然，這是條漫長的生物科學探索之路。人體分泌的“招蚊”成分是由哪些基因、蛋白及代謝過程產生的？如何安全干預人體散發氣味的成分？能不能模擬這些成分制造出產品來干擾蚊子叮人甚至無害滅蚊？這些都需要進一步的探究。