農(nóng)村有一句老話“蚊子賽老虎，秋后的蚊子咬死人”。這話說的不錯(cuò)，因?yàn)槌跚?0℃左右的溫度正適合蚊子活動(dòng)，而且充足的雨水更有利于蚊子的繁衍。這可苦了我們?nèi)祟惲?，?duì)于時(shí)不時(shí)冒出來的蚊子，我們?cè)缇筒粍倨錈?/section>如果要公眾評(píng)出一個(gè)“最討厭的昆蟲”榜單，那么蚊子一定“光榮地”名列前茅。這些傳播疾病的吸血鬼，靠吸食人類和動(dòng)物的血液為生，還常?！皝頍o影去無蹤”，真讓人惱火。事實(shí)上，世上有上千種蚊子，其中危害人類的只占少數(shù)。而且，蚊子平常是吃素的，嗜血只是蚊子一方面的特性。通?；酆椭参锏闹壕妥銐蛱峁┧鼈兯枰臓I(yíng)養(yǎng)。正在吸食花蜜的蚊子-圖源https://www./據(jù)說，野外的公蚊子一輩子以花蜜為食，是不折不扣素食主義者。所以，通常情況下吸血的只有母蚊子。吸血這種可惡的行為，對(duì)母蚊子來說，卻有個(gè)冠冕堂皇的理由——為了孩子。因?yàn)槿祟惢騽?dòng)物的血液中含有使蚊卵成熟不可或缺的物質(zhì)，所以母蚊子在產(chǎn)卵期會(huì)叮咬人或動(dòng)物。產(chǎn)卵期吸血的母蚊子VS一向素食的公蚊子-圖源https://www.在作案工具上，公蚊子和母蚊子也有區(qū)別。蚊子吸血主要是依靠口器，口器是六根分布于不同部位的口針，上唇和舌上各一根，上下顎各兩根。母蚊子吸血有兩種方式，一種是用口針直接刺破人或動(dòng)物的微血管，類似我們用吸管喝飲料一樣吸血。另一種方式是游移口器劃破微血管，等較多的血涌出時(shí)再享用美餐。對(duì)公蚊子來說，由于它們不必承擔(dān)產(chǎn)卵的責(zé)任，所以本身不需要吸取過多的營(yíng)養(yǎng)，這導(dǎo)致了口針的嚴(yán)重退化——變得很細(xì)而且非常短小，難以刺入人或動(dòng)物的皮膚。因此，吸血對(duì)于公蚊子是一項(xiàng)艱難的活動(dòng)。母蚊子（圖上）與公蚊子（圖下）最直觀的差異體現(xiàn)在體型上。公蚊子明顯比母蚊子要小?？谄饕哺桃恍?。吸血很艱難，但并非不可能。曾經(jīng)只有公蚊子吸食花蜜的說法，但在2016年，加州大學(xué)戴維斯分校的昆蟲學(xué)家Mahmood R. Nikbakhtzadeh, Garrison K. Buss和Walter S. Leal發(fā)現(xiàn)了雄性庫(kù)蚊也能夠以血液為食。這是世界首例發(fā)現(xiàn)公蚊子吸血的研究，顛覆了人們的常識(shí)。圖源https:///the-culex-mosquito-genus/順帶一提，庫(kù)蚊（Culex）又稱家蚊，是世界上三大類吸血的蚊子（按蚊、庫(kù)蚊和伊蚊）中的一種，能傳播絲蟲病和流行性乙型腦炎等疾病。研究者發(fā)現(xiàn)，即使公蚊子面前擺著現(xiàn)成的糖源，有的也仍選擇以血液為食。也就是說，血液對(duì)公蚊子的吸引力并不亞于其賴以生存的糖分。Mahmood R. Nikbakhtzadeh,等人的研究論文所附的公蚊子吸血畫面。（A）公蚊子在塑料杯中倒置的、浸滿鮮血的棉球上吸血。（B）公蚊子通過一層石蠟封口薄膜（Parafilm）吸血。圖源www..不過，這并不意味著我們又多了一類“被迫無償獻(xiàn)血”的對(duì)象。原因有二。首先，正如上文所言，公蚊子的首要“作案工具”口針太過短小，而且很細(xì)，無法刺入人或動(dòng)物的微血管。所以，假如公蚊子遇見你，它可能想說：“word不大，你不用怕”……而且，通過測(cè)量雌、雄性庫(kù)蚊上下顎長(zhǎng)度，表明雄性和雌性蚊子的下顎長(zhǎng)度大致相同。但公蚊子的上顎明顯短于母蚊子，這可是除了口器之外第二重要的“餐具”，用于切割被吸血者的肌膚。其次，愛吸血的公蚊子通常運(yùn)氣不會(huì)太好，下場(chǎng)也可能很慘。研究者“好心”把美味的鮮血送到公蚊子面前，竟然加速了它短暫生命的凋零。與僅以糖為食的蚊子相比，吸食血液會(huì)使公蚊子的壽命降低到僅幾天。實(shí)驗(yàn)圖示：分別在吸食水、血液、10％的蔗糖溶液和10％的蔗糖溶液混合10％的血液、10％的蔗糖溶液混合20％的血液、10％的蔗糖溶液混合40％的血液的6種情況下，公蚊子的存活率和存活時(shí)間對(duì)比。 研究證明，在依靠吸食純血液或水生存的情況下，公蚊子的存活時(shí)間不超過5天。但如果只吸食10％的蔗糖溶液，公蚊子最久可以存活超過一個(gè)月。而在蔗糖溶液里摻血，血液濃度越高，公蚊子活得越短。
要是通俗地概括一下僅由上圖告訴我們的事實(shí)——那就是公蚊子吸的血越多，壽命越短。這么一想，公蚊子還挺可憐。好不容易吸上了血，竟然還折壽……甲之蜜糖，乙之砒霜。通過在來萊卡立體顯微鏡下對(duì)公蚊子和母蚊子的解剖，研究者觀察到，平均而言，公蚊子只攝入了大約 0.5 μl 血液，僅相當(dāng)于母蚊子攝入的血液量的 10% 左右。換句話說，對(duì)母蚊子來說是營(yíng)養(yǎng)大餐的血液，于公蚊子而言便成了裹著蜜糖的毒藥，只需一點(diǎn)，便能致命。如此看來，公蚊子和母蚊子的吸血能力立見高下。都是蚊子，咋差別這么大呢？這是因?yàn)椋?strong>公蚊子不具備吸食脊椎動(dòng)物的血液的能力。意料之外，情理之中。從進(jìn)化的角度來看，吸血習(xí)性在節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)化過程中并不少見。然而，目前在地球上超過一百萬種昆蟲和蛛形綱動(dòng)物中，只有大約14,000種具有以脊椎動(dòng)物血液為食的能力。遺憾的是，公蚊子并不在此列。公蚊子要是聽到了這句話，它們的內(nèi)心也許是：生而為蚊，我很抱歉……節(jié)肢動(dòng)物的簡(jiǎn)易進(jìn)化示意圖-圖源https://evolution..讓我們言歸正傳。上面的數(shù)據(jù)表明，吸血習(xí)性的進(jìn)化存在嚴(yán)重的生理限制。這意味著與使用血液作為食物來源相關(guān)的特殊適應(yīng)性具有選擇性優(yōu)勢(shì)。血液中的紅細(xì)胞分解后產(chǎn)生的血紅素是有毒的。這種潛在的細(xì)胞毒性分子，如果不能妥善處理，那毫無疑問將對(duì)生物體有害。以血液為食的節(jié)肢動(dòng)物，在消化脊椎動(dòng)物的血紅蛋白的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量血紅素。血紅素的分子結(jié)構(gòu)示意圖-圖源https:///這類動(dòng)物，如蚊子，其中腸內(nèi)壁有一層圍食膜（Peritrophic matrix）。它的產(chǎn)生常常與取食活動(dòng)有關(guān)，例如蚊子只有吸了血，引起消化道膨脹才會(huì)產(chǎn)生。作為一種生理和物理屏障，圍食膜具有多種功能，包括防止組織損傷、控制消化酶分泌和阻止病原體感染等。為了有效抑制腸道中的血紅素毒性，蚊子需要借助圍食膜等實(shí)現(xiàn)血紅素聚集體形成、血紅素降解、抗氧化酶和低分子量自由基清除劑的結(jié)合等。藍(lán)色部分為無脊椎動(dòng)物的中腸內(nèi)壁的圍食膜-圖源研究者推測(cè)，公蚊子輸就輸在這一步可能沒有適當(dāng)?shù)南?/strong>。事實(shí)確實(shí)如此，已經(jīng)證明雄性埃及伊蚊的腺苷脫氨酶(ADA)水平遠(yuǎn)低于雌性。此外，公蚊子和母蚊子的唾液腺都具有與攝入糖分相關(guān)的酶，但公蚊子與吸血相關(guān)的酶的活性遠(yuǎn)不如母蚊子。可見，公蚊子在吸血方面的業(yè)務(wù)能力確實(shí)比不上母蚊子。雖然干啥啥不行，喝了又暴斃，但公蚊子仍然對(duì)血液有興趣。這就是所謂的又菜又愛玩吧……研究表明，公蚊子可能也有類似于母蚊子的味覺受體。同樣，在埃及伊蚊中，公蚊子探測(cè)二氧化碳的能力也與母蚊子相當(dāng)。這意味著血的誘惑對(duì)公蚊子和母蚊子都是同等的，只是公蚊子的“硬件”配不上罷了。論人類如何優(yōu)雅地利用蚊子戰(zhàn)勝蚊子 除了繁殖以外，要那沒什么存在感的公蚊子有何用？畢竟，蚊不犯我，我不犯蚊。但它們可能有一個(gè)意想不到的作用——可以幫助阻止蚊媒疾病的傳播。幾項(xiàng)科學(xué)研究正在對(duì)公蚊子和沃爾巴克氏菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這使得公蚊子不育。好家伙，變相地給公蚊子做絕育手術(shù)，簡(jiǎn)直是化敵為友，成為人蚊之戰(zhàn)的制勝法寶。當(dāng)被釋放到野外時(shí)，這些公蚊子會(huì)與野生蚊子競(jìng)爭(zhēng)，并與母蚊子交配。如果成功，這些不育雄性將確保生育失敗。因此，蚊子的數(shù)量可以大大減少，黃熱病、登革熱、基孔肯雅熱和寨卡病毒等潛在致命疾病傳播的機(jī)會(huì)也將降至最低。給公蚊子絕育，有助于解我們的心頭之恨。其實(shí)，還有一種基因驅(qū)動(dòng)的方法，不僅可以利用公蚊子，當(dāng)然也能把母蚊子拉下水，以期實(shí)現(xiàn)整個(gè)種群一鍋端。早在2015年6月，科學(xué)家就利用CRISPR基因編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)了可以快速在種群中擴(kuò)散特定基因的基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)( Gene drive)。這種方法更加高端，不過略顯狠毒，引發(fā)了不少爭(zhēng)議。基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)的核心就是利用CRISPR核心原件使得雜合子后代自動(dòng)變成純合子后代，造成某一特定基因在物種中快速擴(kuò)散。比如在蚊子種群中插入某一致死基因進(jìn)行基因驅(qū)動(dòng)，將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)該種群蚊子滅絕。基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)示意圖，MCR為通過CRISPR-Cas9系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的誘變鏈反應(yīng)圖源https://www./content/114/32/8452
目前基因驅(qū)動(dòng)研究的對(duì)象主要是昆蟲，比如傳播登革熱和寨卡病毒的埃及伊蚊。但是關(guān)于這種人工對(duì)生物種群進(jìn)行物種改造方法的安全性值得商榷。圖源https://www./article/gene-drives-spread-their-wings總之，公蚊子并非是徹頭徹尾的素食主義者，但偶爾“開葷”吸血反而可能害它英年早逝。同時(shí)，在面對(duì)蚊子的時(shí)候，相信人類能夠通過科學(xué)手段，最大限度地發(fā)揮主觀能動(dòng)性，冷酷而不失優(yōu)雅地打贏這場(chǎng)人蚊之戰(zhàn)。現(xiàn)在，由方運(yùn)加社長(zhǎng)和數(shù)學(xué)科普大V超級(jí)數(shù)學(xué)建模共同合著的《一分鐘數(shù)學(xué)》，已經(jīng)由北京大學(xué)出版社出版，正式在當(dāng)當(dāng)網(wǎng)首發(fā)了！
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