大家好,我叫赵志磊,目前在康奈尔大学研究神经科学。从2015到2021年,我花了整整六年的时间来研究蚊子,今天非常荣幸能有机会来介绍我的研究。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。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。
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。
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,在我的家乡云南能找到300多种蚊子,大家以后去旅游一定记得要带好驱蚊剂。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。
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。
为了研究这个问题,我需要做很多准备。首先面临的难题就是要怎么在实验室里养蚊子呢?因为大家知道,蚊子需要的是吸血啊。
于是最开始的时候,我们在野外收集蚊子的卵,带回实验室孵化。但是孵化后的雌蚊如果要繁殖后代的话,还是需要吸血,那怎么给它喂血呢?有两种方法,一种是购买动物的血袋,比如说兔子的血,然后在血液表面覆盖一层薄塑料膜来模拟皮肤,再把血液加热到体温,这个时候蚊子就可能刺破塑料膜来吸血。这种方法比较繁琐,而且这些偏爱咬人的蚊子,像埃及伊蚊,也并不喜欢动物的血。
所以我们通常使用的是另外一个更加有效但也有点粗暴的方法,就是把我们的手臂直接伸进养蚊子的笼子。
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。蚊子也是有大脑的,不过很小,只有0.5毫米左右。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。
通过进一步的实验我们发现,这个对人敏感的嗅小球探测的是癸醛这种物质。如果大家还记得我们刚才说过的,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,我们提出了一个理论: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。
在我的研究当中也发现,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。
以上就是关于蚊子的介绍,非常感谢我的导师Lindy和实验室,还有可爱的合作者们。可能有人会好奇我现在正在研究什么,博士毕业之后我特别想研究更聪明的大脑,所以我现在正在研究鹦鹉,希望今后有机会和大家分享。