科學(xué)家比蚊子更聰明

　　蚊子不但可以聞出人呼出的二氧化碳的味道，甚至還能聞出腳的味道。但科學(xué)家比蚊子更聰明，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了蚊子嗅覺細(xì)胞的秘密，正在試圖根據(jù)這些秘密研制新型驅(qū)蚊劑。
　　
　　夏天到了，蚊子又該出來活動了。蚊子是怎么找到人的呢？科學(xué)家們經(jīng)過仔細(xì)的研究后發(fā)現(xiàn)，蚊子的視覺很差，它們靠的就是出色的嗅覺。
　　科學(xué)家們研究得最多的是非洲瘧蚊（Anopheles gambiae），它們是傳播瘧疾的罪魁禍?zhǔn)?。倫敦帝國理工學(xué)院的生物學(xué)家雅各布·凱拉（Jacob Koella）博士曾經(jīng)做過一個很有名的實(shí)驗(yàn)，他和同事們在肯尼亞搭了3頂帳篷，互相之間以塑料管相連，管子和帳篷之間可以通氣，但蚊子無法通過。然后他們找來一群兒童，按照體內(nèi)攜帶瘧原蟲的情況分成3組，第一組不帶瘧原蟲，第二組帶沒有傳播能力的瘧原蟲，第三組帶有傳播能力的瘧原蟲。然后他們把一群蚊子放到3根管子的中間，讓它們自由選擇飛向哪里。實(shí)驗(yàn)結(jié)果出人意料，選擇飛向第三組兒童的蚊子數(shù)量是其他兩組的2倍以上。
　　之后，凱拉給帶有瘧原蟲的孩子吃藥，殺死他們體內(nèi)的瘧原蟲，然后再讓他們進(jìn)帳篷讓蚊子挑選，結(jié)果蚊子對這些健康的兒童沒有偏愛。這個實(shí)驗(yàn)清楚地表明，蚊子對人體散發(fā)的氣味非常敏感，而瘧原蟲讓人體產(chǎn)生了一種特殊氣味，對蚊子特別有吸引力。這樣做顯然對瘧原蟲的傳播大有好處，從生物進(jìn)化的角度來看對瘧原蟲十分有利。
　　非洲瘧蚊還有一項(xiàng)本領(lǐng)，那就是喜歡叮咬人的腳踝。這么做的好處顯而易見，因?yàn)槟_踝部位相對穩(wěn)定，不怎么動，而且距離人的雙手也較遠(yuǎn)，不容易打到它。但是，你能想象蚊子竟然會如此聰明嗎？它們怎么知道你的腳踝在哪里呢？
　　荷蘭瓦格寧根大學(xué)（Wageningen University）的一個研究小組決定研究一下這個問題。他們發(fā)現(xiàn)非洲瘧蚊在距離人體幾十米遠(yuǎn)的地方就能被人呼出的二氧化碳所吸引，可當(dāng)它們終于飛到距離人體很近的地方時(shí)，卻不會直接飛向二氧化碳濃度最高的部位-人的嘴部，而是掉頭向腳踝部位飛去，非常神奇。
　　蚊子是怎樣找到腳踝的呢？研究人員相信它們是被腳的氣味吸引過去的，便從志愿者的腳部提取出了多種細(xì)菌，從細(xì)菌分泌的氣味物質(zhì)中選出10種，經(jīng)過適當(dāng)混合后完全可以代替人腳，在實(shí)驗(yàn)室條件下將瘧蚊吸引過去。
　　該實(shí)驗(yàn)室的博士研究生拉姆科?蘇爾（Remco Suer）則更進(jìn)一步，研究了瘧蚊觸角和口器表面的嗅覺細(xì)胞到底對哪種氣味分子有反應(yīng)。蚊子的身體本來就很小，嗅覺細(xì)胞就更小了，可想而知這種實(shí)驗(yàn)的難度相當(dāng)大。但蘇爾知難而上，經(jīng)過幾年的研究，終于發(fā)現(xiàn)這10種氣味分子中的9種能夠直接刺激瘧蚊的嗅覺細(xì)胞，使之產(chǎn)生電脈沖。
　　更妙的是，蘇爾發(fā)現(xiàn)其中有5種氣味分子還能阻止瘧蚊嗅覺細(xì)胞表面的氣味受體對二氧化碳起反應(yīng)，這樣瘧蚊就聞不到二氧化碳了。這個發(fā)現(xiàn)非常重要，它解釋了為什么瘧蚊在遠(yuǎn)處可以被二氧化碳所吸引，靠近人體時(shí)卻不會繼續(xù)飛向人的嘴部，而是轉(zhuǎn)而向下。換句話說，瘧蚊這個看上去非常聰明的行為其實(shí)背后的原理并不復(fù)雜，很容易進(jìn)化出來。
　　蘇爾認(rèn)為這個發(fā)現(xiàn)有助于研發(fā)一種瘧蚊陷阱，比如在房間的某個角落放一個能夠發(fā)出這5種氣味分子的設(shè)備，讓蚊子找錯地方。不過，這一招只對屋子里的人有幫助，對于一個在戶外活動的人來說，他更需要的是強(qiáng)力驅(qū)蚊劑。目前市場上絕大多數(shù)驅(qū)蚊劑的有效成分都是避蚊胺（DEET），這是一種有輕微毒性的化學(xué)物質(zhì)，濃度越高驅(qū)蚊效果越好，但同時(shí)毒性也就越大。更糟糕的是，避蚊胺已經(jīng)被人類使用了半個多世紀(jì)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)好幾種對它產(chǎn)生抗藥性的蚊子，人類急需發(fā)明出一種替代品。
　　美國范德比爾特大學(xué)（Vanderbilt University）的科學(xué)家勞倫斯?茲威比爾（Laurence Zwiebel）博士和同事們在今年5月9日出版的《美國國家科學(xué)院院報(bào)（PNAS）上發(fā)表了一篇文章稱，他們找到了一種全新的驅(qū)蚊劑，效力比避蚊胺高幾千倍。有趣的是，這種驅(qū)蚊劑的工作原理和避蚊胺正相反，不是消弱蚊子嗅覺受體的功能，而是加強(qiáng)它！
　　原來，從前的科學(xué)家們相信蚊子的嗅覺受體和哺乳動物一樣，能夠直接把氣味分子的信號轉(zhuǎn)化成電信號傳遞給大腦，但最新的研究發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此。瘧蚊的嗅覺受體（OR）并不能獨(dú)自完成這一任務(wù)，必須借助輔助受體（Orco）的幫助。兩者的差別在于，OR有很多種，每一種只能接受某種特定的氣味分子信號，但是所有的Orco分子結(jié)構(gòu)卻都差不多，甚至在整個昆蟲綱都是如此，這就為科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種普適的驅(qū)蚊劑提供了條件。
　　茲威比爾博士借助于一種制藥廠常用的高效篩選儀，從11.8萬種不同結(jié)構(gòu)的小分子化合物中篩選到一種名為VUAA1的小分子，能夠直接作用于Orco，使之始終處于興奮狀態(tài)，一刻也不休息。瘧蚊肯定不喜歡這種狀態(tài)，便逃之夭夭了。
　　初步的實(shí)驗(yàn)表明，這個VUAA1分子確實(shí)具備驅(qū)蚊的功效，其效力比避蚊胺強(qiáng)好幾千倍。它甚至還能驅(qū)趕其它昆蟲，比如作為驅(qū)蟲劑用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
　　科學(xué)家們之所以愿意花這么大的精力研究驅(qū)蚊劑，就是為了掐斷瘧疾的傳播途徑，拯救上百萬瘧疾受害者，其中大部分住在非洲。上述兩項(xiàng)研究均得到了比爾&梅琳達(dá)?蓋茨基金會的經(jīng)費(fèi)支持，這個基金會的主旨就是鼓勵科學(xué)家嘗試一些把握性并不大的前瞻性項(xiàng)目，希望其中有一兩項(xiàng)研究最終能讓窮人們受益。