蚊子为什么只叮你？康奈尔大学的云南大理人赵志磊博士给你答案

　　夏季，我们都喜欢户外运动，而户外运动最头痛的就是蚊虫的叮咬，尤其是像在深圳、广州这样湿湿热的南方城市，哪怕涂抹的各种防蚊药水都不管用。但更气恼的是，明明都是一起玩的人，蚊子却只叮咬你一个人，有些人啥事没有，那是为什么呢？
　　现在美国康奈尔大学做博士后研究的赵志磊博士的最新研究给了我们答案。赵志磊博士是云南大理州的高考理科状元，考入北大学习生物工程专业，北大毕业后，他获得了普林斯顿大学博士学位，研究蚊子，研究神经科学，没错，你没看错，就是研究蚊子。2022年5月，30岁的赵志磊以第一作者兼通讯作者身份在《自然》杂志发表论文，阐述蚊子在寻找宿主（人类）时的大脑活动。这项研究，科学地回答了蚊子为什么专咬我这个让许多人挠破头的疑问。
　　一、蚊子
　　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。蚊子在我国分布也很广泛，在云南能找到300多种蚊子。
　　北极巨蚊
　　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。
　　雄蚊雌蚊
　　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。蚊子在把嘴插进人体的皮肤之后，会先释放一些化学物质在人体的伤口处，这种东西能够使人体的血液不凝固，然后这样才可以把人血吸进它的肚子里面。就是蚊子释放的那种东西里面含有一些刺激性物质，人体对这种物质有过敏反应，所以呈现出伤口又痒又肿。
　　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。
　　那么，人与动物的气味区别在哪里呢，蚊子为什么会喜欢人类的血而不是动物的呢？
　　为此，赵志磊博士团队进行了各种实验。
　　他们在一个很大的箱子中放了100只埃及伊蚊就是平常所说的花蚊子，然后在箱子的左侧一端通入人的气味，右侧通入动物的气味，让这些饥渴的蚊子来进行选择。
　　蚊子对气味选择的实验
　　可以看到这个实验的结果非常明显，
　　所有的蚊子都选择了人的气味这一边，而对动物的气味却没有什么反应。
　　二、气味人类的气味有什么秘密？
　　为了得到这个秘密，赵志磊博士团队付出了努力饲养蚊子、获取各种气味数据。
　　赵志磊博士导师用自己的手臂喂养蚊子
　　赵志磊博士导师正在收集气味
　　有没有觉得这些科学家好伟大，只传说佛祖割肉喂鹰，现在有科学家为科学实验喂蚊子，这精神值得我们学习。
　　最终，赵博士他们发现了其中的秘密。这张图概括了他们实验结果，可以看到，人和动物的气味都很复杂，里面有差不多上百种化学分子。
　　注：图里的每一个竖条都代表一个人或者一种动物，不同的颜色表现的是不同的化学分子，颜色条的长和短就表示了这种化学分子的多少
　　而且并没有哪种化学分子是人特有的，也就是说，人的气味里含有的化学分子，动物的气味里面也有，只是具体的含量不一样。具体来说，人的气味里面有几种分子特别多，比如说癸醛和甲基庚烯酮这两种分子。
　　为什么呢？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。
　　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。
　　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。
　　人体皮肤
　　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。
　　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。
　　注：人类皮脂中有两种特殊的物质，Sapienicacid（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
　　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。
　　发现了人体气味的秘密，那蚊子为何会喜欢人类的气味呢？
　　三、蚊子的大脑
　　发现了人体气味的秘密，那蚊子为何会喜欢人类的气味呢？为了解答这个问题，赵博士们对蚊子进行了开颅手术（蚊子也是有大脑的，只不过很小，只有0。5毫米左右）。
　　镊子拨开蚊子头上的表皮，把触角和口器去掉，它的大脑就暴露出来了。（貌似很简单啊？）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。
　　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（这也太强大了吧）。
　　赵博士这样说：
　　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。
　　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。
　　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。
　　我第一次做基因编辑的时候，希望标记所有的神经细胞，标记整个蚊子的大脑。经过差不多半年的努力，我才终于在显微镜下筛选到了几只发着荧光的幼虫。
　　当时我非常兴奋，感觉这个课题要成功了，但是几天之后我又变得很沮丧，因为所有这些发着荧光的幼虫都没有活下来，可能是在基因编辑时影响了它们的神经系统。所以没有办法，我只能一遍遍修改策略，从头再来。
　　就这样反反复复花了差不多五年的时间，我们才陆续制造出了一些可以用的转基因蚊子。我们通过编辑不同的基因标记了不同的神经细胞。
　　比如说这一支蚊子标记了所有神经细胞，所以整个大脑都发着荧光，我们就可以观察整个大脑的神经活动。
　　当然我们也可以特异性地标记一些脑区，比如说下面这张图标记了初级嗅觉脑区，
　　最后一个图我们标记了高级嗅觉脑区，这样就可以通过记录荧光的强弱来观察大脑的哪个脑区在活动。
　　有没有觉得不可思议？
　　赵博士的实验里面他们给这些转基因蚊子做了开颅手术，然后观察蚊子的的初级嗅觉脑区，同时用气味分子正己醇来刺激它的触角。
　　当他们用正己醇来刺激蚊子触角时，有很多嗅小球被激活，而且不同的嗅小球被激活的强弱、先后顺序也都不一样。
　　有了这样的方法，他们就可以给同一只蚊子闻不同的气味，然后比较它的大脑活动了。
　　他们做的第一个实验是给同一只蚊子闻8个人和5种动物的气味，然后比较它的大脑活动有什么不同。
　　当然这时可能有人会疑惑，你们研究的蚊子不是只咬人吗？为什么它也会咬动物呢？其实埃及伊蚊只咬人指的是在有人类存在的时候只咬人，赵博士他们也做过测试，在没有人的情况下，也会有一部分蚊子不得不去咬其他动物。
　　当他们只给蚊子通空气，也就是没有气味的时候，蚊子的大脑几乎没有激活。
　　注：方框里表示的是蚊子的初级嗅觉脑区在闻到一种气味时候的大脑活动，红色越深表示激活越强
　　但是当蚊子闻到人的气味的时候，有好几个嗅小球被大量激活。
　　注：蚊子闻到人的气味时，初级嗅觉脑区的大脑活动，红色越深表示激活越强
　　有趣的是，当他们比较全部实验结果的时候，发现有一个特殊的嗅小球，它只被人的气味激活，对动物的气味几乎没有反应。
　　注：给一只蚊子闻8个人和5种动物的气味后，蚊子大脑的实时活动。绿色箭头：只被人的气味激活的嗅小球；橙色箭头：会被动物激活的嗅小球；蓝色箭头：对人和动物的气味都有反应的嗅小球
　　而有的嗅小球会在闻到动物的气味时被大量地激活，但是在闻到人的气味的时候几乎没有反应，或者反应很小，还有一个嗅小球对人和动物的气味都有反应。
　　通过对比这三个嗅小球的活动，我们发现很有意思的是比起其他动物，蚊子在闻到狗的气味和闻到人的气味时，大脑产生的神经活动是最相近的。
　　一个很有可能的解释是狗长期和我们生活在一起，皮肤表面的细菌和人已经很相似，所以产生的气味也很类似了。
　　2020年在墨西哥的一项研究也发现，埃及伊蚊也会从狗身上吸血，而且在一只蚊子里会同时发现人和狗的血，这样的蚊子比例还不低。
　　通过进一步的实验赵博士他们发现，这个对人敏感的嗅小球探测的是癸醛这种物质。上面也提到过的，癸醛在人的气味里面会特别多，而动物的气味中很少存在。
　　所以关于蚊子为什么喜欢人这个问题，赵博士他们提出了一个理论：因为人的气味里面癸醛很多，癸醛可以大量地激活这个对人敏感的嗅小球，而动物的气味里面癸醛很少，这个嗅小球不被激活，所以蚊子更喜欢人的气味。
　　为了验证这个理论，他们又做了一个实验，这是最关键的一个实验。我们配比了一个非常简单的混合物，只有两种化学分子正己醇和癸醛，但是它可以很好地模拟人的气味。
　　当蚊子闻到真实的人的气味时，有几个嗅小球被激活了，而当它闻到这个混合物的时候，大家可以看到类似的几个嗅小球也被激活了。
　　那么当蚊子闻到这个混合物的时候，会不会很兴奋，会不会像喜欢人的气味那样喜欢它呢？
　　他们做了一个风洞实验。在风洞的上游释放一种气味，在下游释放蚊子，观察蚊子闻到气味的反应。
　　大家可以看到，当他们在上游什么气味都不释放，只是通空气的时候，蚊子的反应很小，飞一会儿就会停下来。
　　而当他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。
　　这个结果让他们很惊喜，因为人的气味里面有上百种分子，而他们只使用了两种分子就可以很好地模拟它的效果。
　　他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。
　　看到这里，也让我不禁想到了中国另外一个蚊子教授，中山大学密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心主任奚志勇教授，奚志勇利用他在美国学到的生物工程技术，针对这些害虫的危害性，以及蚊子自身的生物特点，修改了蚊子基因组的一些基因，然后让这些蚊子繁衍。奚志勇发现，如果用羊血喂养这些蚊子，那么这些蚊子的后代就有更多可能表现出他希望得到的基因型。最终，他成功培育出一批具备这种基因型的蚊子，然后对它们进行实验，看看它们到底有没有能力给农作物带来正面影响。果然，在奚志勇的不断努力下，这批蚊子可以大量肃清农作物上的害虫。就这样，团队开始让这些蚊子大量繁殖，短短一个月之内，就有3000万只蚊子。
　　回归正题，赵博士对他研究的一些想法：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？
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　在赵博士的研究当中也发现，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。
　　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。
　　有兴趣的朋友可以自行去下载赵博士的论文看看。
　　在此也希望赵博士能有更多科研成果，并早日学成归来。
　　赵博士论文第一页
　　参考文献：
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