在一天内被蚊子咬了3000次后，我免疫了。
目前的驱蚊剂很多是通过大量化学筛选得到的，具体的作用机制人们其实并不清楚。如果根据蚊子的大脑活动，能够特异性地寻找到一种驱蚊剂，效果也许会好很多。
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。
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。我们在一个很大的箱子中放了100只埃及伊蚊，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。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。
我第一次知道蚊子这个神奇的行为是在2015年，当时我正在申请美国的一些博士项目，其中一个就是普林斯顿大学的McBride实验室。我的导师Lindy McBride给我展示了刚才那个实验，我看着蚊子一只一只飞到人的气味这边，当时就被震撼住了，因为蚊子的这个行为对待人和动物差别真是非常明显。于是我就加入了这个实验室，也来研究蚊子。
我的研究想要回答的问题就是，这些专门咬人的蚊子为什么这么喜欢人的气味？为了回答这个问题，我们选用了埃及伊蚊来作为研究对象。一方面是因为埃及伊蚊对人的气味有非常强的偏好，另一个原因是大多数蚊子是在晚上咬人，而埃及伊蚊是在白天吸血，这样我们做实验也就更加方便。
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？因为蚊子需要的吸血。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。另一种方法是把我们的手臂直接伸进养蚊子的笼子。于是几百只蚊子会趴到我们的手臂上，十多分钟之内就可以吸饱血，非常高效。但这个方法的缺点是，喂完蚊子之后，我们手上会起很多包，非常痒。
第二个面临的问题是如何来收集人和动物真实的气味呢？我们使用了一种特殊的收集管，管中有很多的多聚物，当气体通过的时候，气味分子就会被吸附在多聚物上，我们就以此来收集人和动物的气味。
人的气味要怎么收集呢？我们会使用一个很干净的塑料袋，人需要脱光了躺进去。然后我们向塑料袋里通入干净的空气，这样出来的空气里面就有了人的气味，可以被固定在收集管里。整个过程很漫长，大概需要人在塑料袋里面躺两个小时。
当收集到了这些气味后，我们就可以来比较人和动物的气味到底有什么不同了。我们可以看到，人和动物的气味都很复杂，里面有差不多上百种化学分子。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。
为了回答蚊子为什么喜欢人的气味，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。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。
通过基因编辑技术，我们可以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。我们通过编辑不同的基因标记了不同的神经细胞。
在这个实验里面我们给这些转基因蚊子做了开颅手术，然后观察它的初级嗅觉脑区，同时用气味分子正己醇来刺激它的触角。大家可以看到，当我们用正己醇来刺激蚊子触角时，有很多嗅小球被激活。
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。
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。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。
为了验证这个理论，我们又做了一个实验，是这个课题里面最后也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。
我们做了一个风洞实验。当我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。而当我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。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。
这个结果让我们很惊喜，因为人的气味里面有上百种分子，而我们只使用了两种分子就可以很好地模拟它的效果。我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。
另外如果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？
目前市面上使用的驱蚊剂很多是经过大量化学筛选得到的，它们具体的作用机制我们其实并不清楚，所以效果也并不是那么理想。但是如果根据蚊子的大脑活动能够特异性地寻找到一种驱蚊剂，效果也许会好很多。
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。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。
通过基因测序我们发现，埃及伊蚊最早起源于非洲，然后才传播到了世界上其他地方。而如今还在非洲的埃及伊蚊，和古老的埃及伊蚊一样，其实都是既咬人也咬动物的。但是这些传到了非洲以外的埃及伊蚊和非洲的埃及伊蚊相比，虽然仍属于同一个物种，但是在形态和行为上已经很不一样了。
埃及伊蚊这种从博爱到专门咬人的转变，大概发生在一万年之前。一个原因是，当人类发展到农业社会时，人口密度大大地提高了，蚊子找到人的机率也提高了。
还有一个原因是水。蚊子的幼虫是生活在水里的，并且整个繁殖周期都需要水，而非洲的西部和北部非常干燥，只有人会储存水，所以蚊子只有和人生活在一起才能繁殖后代，这样久而久之它们就变成专门咬人了。
通过计算，我们发现有6个嗅小球在从博爱到专一的进化过程中变大了，6个嗅小球变小了。嗅小球越大意味着它探测化学分子的灵敏度越高，速度越快。我们发现确实是这样的，这个对人敏感的嗅小球在专门咬人的蚊子里体积果然增大了，也就意味着它探测人的气味更敏感，速度更快。
说了这么多，可能有人会问，花这么长时间这么多经费研究蚊子到底有什么意义？根据世卫组织的数据，通过蚊子传播的疾病每年会杀死72万人。
蚊子传播的疾病主要分成三大类。第一类是传播疟疾的疟蚊，第二类库蚊，第三类就是今天的主角——伊蚊，它可以传播登革热、黄热病、寨卡这样的病毒。
蚊子具体是怎么给人传播上病毒的呢？在这个过程中，蚊子会分泌唾液，阻止凝血，并抑制皮肤发生免疫反应。但是如果这只蚊子之前咬过携带病毒的人，它的唾液里面可能就会携带病毒，直接传播给正在被咬的人。
只有特定的病毒才可以通过蚊子来传播，因为病毒需要借助蚊子细胞表面的受体才能进入蚊子体内进行复制。而其他病毒，比如说乙肝病毒、艾滋病毒都并不能被蚊子细胞表面的受体识别，所以根本没办法进入蚊子体内进行复制，也就不能通过蚊子来传播。
很多人经常问我一个问题：既然蚊子这么讨厌，那蚊子的存在有意义吗？一派观点认为，蚊子虽然传播疾病，但是它是生态系统中很重要的一环。另一派观点认为，虽然蚊子是生态系统中的一环，但是生态系统同时也有很好的恢复能力。
我个人觉得我们没必要把所有3500种蚊子都消灭，只需要消灭那些专门咬人的不到10种蚊子就可以了。因为蚊子从博爱进化到专门咬人需要一万年，一万年以后的事情就不需要我们操心了。
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。