为了写自然，他们每天喂3000只蚊子？！

这听起来不可思议，但普林斯顿大学的一组研究人员正在这样做–

他们正试图找出为什么这些蚊子专门吸食人类血液。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

我们都知道许多蚊子会吸血。然而，在这些蚊子中，有一些极其“狡猾”的蚊子，专门吸食人类血液而忽视动物血液。

最典型的是埃及伊蚊，通常被称为“花蚊”。

即使看不见人，只要闻到右边罐子下面的人的味道，他们就会一个接一个地向前冲，想要吸血：

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

△图源@SciTech Daily，

左侧为豚鼠气味；右侧有人体气味

这种“叮咬的蚊子”引起了研究人员的兴趣：它们为什么喜欢人类？

人体内有什么特殊物质吗？还是蚊子对人类有特殊的结构？这些问题仍然困扰着科学家。

因此，研究人员试图对这些蚊子进行转基因实验，以了解它们的“大脑”如何区分人和动物。

在这段时间里，为了让这些只喝人血的蚊子“吃”，研究人员每天被吸数千次是很常见的。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

在培育了五年大脑发光的蚊子之后，研究人员揭开了它们的神秘面纱。目前，该研究已在《自然》杂志上发表。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

为什么蚊子只吸你的血？

一般来说，蚊子区分人类和动物的气味。

然而，研究发现，不仅人的嗅觉有很大不同，动物的嗅觉也不同。

研究人员通过收集人类和动物的气体证实了这一点：产生气味的化学分子数量因个人而异。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

△ 不同人/动物分布的化学分子成分

受身体差异和植物群分布的影响，每个人的气味都是独一无二的。

但是，在这些不同的气味中，蚊子总能准确区分“人肉味”和动物味。

例如，如果你去一个布满蚊子的赛马场，很可能马会没事，你会被从包里咬出来。

（这不仅仅是因为它覆盖着毛皮……）

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

发生什么事？

首先，蚊子的嗅觉非常敏锐。

如果我们观察蚊子，我们会发现，除了吸血的口器外，蚊子还携带两个毛茸茸的触角：

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

这些触手上有数千个嗅觉感受器，使蚊子能够准确区分不同的气味，以便它们的大脑能够判断这种东西是否可以吃。

其次，在蚊子的“大脑”中，有一个大脑区域专门处理气味（嗅觉）信号。

这个大脑区域大约有60个“嗅球”。每个嗅球处理不同的化学和分子信号。

尽管自然界有数千种气味，但蚊子只对“猎物”人类释放的几种物质特别敏感。

在感应到人体发出的独特气味后，相应的嗅球将变得极其活跃，促使蚊子迅速吃掉它们觉得更适合饮用的人类血液（手动狗头）。

那么，我们身上吸引这些蚊子寻找食物的独特成分是什么呢？

通过基因编辑找到答案

在此之前，尽管有很多关于蚊子的研究，但科学家们还不能确定它们被什么样的气味所吸引，因为蚊子的大脑太小了，它们只能在活着的时候观察大脑区域的活动。

直到科学家绞尽脑汁想出一种新方法–

为什么不培育一些转基因蚊子，让它们的大脑自己“发光”？

让大脑“发光”的想法实际上是荧光蛋白标记。

利用CRISPR技术，研究人员可以编辑蚊子大脑中神经细胞的基因，使其在受到刺激时发出荧光。

以下是标记蚊子主要嗅觉脑区域的结果。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

这样，当蚊子闻到不同的气味气体时，研究人员可以直观地看到大脑中嗅球的刺激性变化。

在用人的嗅觉、老鼠的嗅觉和羊的嗅觉刺激蚊子后，他们发现一种特殊的嗅球h只对人的嗅觉敏感（下图中的绿色箭头）。

还有一个小嗅球a，它只对动物气味敏感，对人类气味没有反应（下图中的橙色箭头表示）。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

在对多种气味的测试中，发现在人类气味和狗的气味刺激下，蚊子嗅球的激活最为相似。

研究人员解释说，这可能是因为狗与人类生活了很长一段时间，而且皮肤表面的细菌很相似，所以气味也很相似。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

这里的人体气味实际上是人体内有两种关键物质：癸醛和舒卡通。

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与动物相比，人类在进化过程中进化出了裸露的皮肤，为了保护自己的皮肤，他们必须分泌一些在动物皮脂中找不到的物质，包括一种叫做sapienic acid和角鲨烯的脂肪酸。

其中，sapienic acid存在于我们的皮肤和粘膜中，对血链球菌和微生物链球菌具有抗菌活性，帮助我们抵抗多种细菌；

角鲨烯存在于耳垢（Doge）等地方，可以增强我们的免疫力，就像在皮肤上添加保护膜一样。

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

这两种物质在体内被细菌分解后，会出现癸醛和甲基庚酮。蚊子对这两种物质极为敏感。

但事实上，科学家花了五年时间才发现这两种物质与蚊子之间的关系。

研究人员：为实验做出贡献

事实上，编辑蚊子的基因非常困难。

本文第一作者赵志磊在易西的演讲中提到，编辑成功的概率甚至低于0.1%。

由于基因编辑涉及神经细胞，很容易影响蚊子的神经系统，使它们难以生存。

因此，研究人员需要培育大量蚊子进行实验筛选。

这次他们选择埃及伊蚊作为研究对象。

赵志磊表示，选择它有两个主要原因：

首先，在过去的实验中发现，埃及伊蚊非常喜欢人类的气味。

其次，埃及伊蚊不同于大多数白天躺着、晚上出现的蚊子。他们白天吸血，这对实验很方便。

毕竟

没有人愿意熬夜做实验，对吧？

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在确定了蚊子的种类后，研究人员将从野外收集蚊子卵，并将其带回实验室进行培育。

众所周知，蚊子只有通过吸血才能长大。如何给他们输血是个问题。

一种方法是用“动物血液+塑料薄膜”来模拟人类皮肤。当血液加热到体温时，蚊子可能会来吸血。

但问题是埃及伊蚊不喜欢动物的血液。

因此，剩下的只有一种更简单、更粗糙的方法——喂人。

因此，出现了上述场景。一个人一天喂了3000只蚊子。

赵志磊说，他们通常会把胳膊伸进蚊帐里，数百只蚊子会立刻蜂拥而来。

你可以在十分钟内吸完全血，这是非常有效的。

唯一的缺点是，被数百只蚊子叮咬后，手臂上会有很多袋子。

赵志磊深刻地记得，自己第一次喂蚊子后，胳膊肿了。后来，我用热水清洗手臂，以加速皮肤的血液循环。

然而，我们发现几个月后，用手喂养蚊子会停止瘙痒，因为我们的免疫系统已经适应了。

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为了解决蚊子的问题，我们需要收集不同的气味。

收集的对象包括人、狗、羊、老鼠、鸟和豚鼠。

我们之所以选择这些动物，是因为它们经常出现在人们的日常生活中。

在这篇论文中，研究人员使用了16个人、2只老鼠、2只松鼠、2只鸟、1只羊和4只狗的气味。

让我们首先看看人类气味收集。

他们设计了一种可以循环空气的塑料袋装置。受试者在几天前没有洗澡后必须保持裸体。

将清洁空气注入设备中，并从另一侧排出带有人类味道的气体，大约需要2小时。

为什么不穿衣服呢？

因为棉线和化学纤维会发出气味，这会干扰实验。至于有几天没洗澡。。。这可能是为了提高浓度。

当然，在这一部分中，实验团队的成员亲自“献身”。赵志磊表示，他的导师林迪·麦克布莱德是其中一位贡献者。

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动物气味可以通过活体样本、毛发等收集。

这包括农场捐赠的羊毛、宠物店剃掉的狗毛。。。一些不怕人的小动物可以直接放在装置中收集气味。

因此，研究人员获得了不同种类动物的高纯度体味。

通过在一个特殊的系统中释放不同的气体，他们可以看到上图中埃及伊蚊大脑的荧光成像变化。

作者介绍

南方的大蚊子咬人吗（南方很大的蚊子）

△图中男生（右）

本研究的第一作者是赵志磊。

他毕业于北京大学生命科学学院，获得学士学位。2015年，他前往普林斯顿大学，在Carolyn（Lindy）McBride手下攻读博士学位。

目前，他正在康奈尔大学做博士后工作。

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他的博士生导师Carolyn（Lindy）McBride是这项研究的联合通讯作者。

林迪·麦克布莱德是普林斯顿大学的助理教授。

她的实验室研究方向是利用野生蚊子种群的进化来了解其行为基因和神经元基础，以及行为进化的分子机制。

还有一件事

事实上，这并不是科研界第一次用自食其力的蚊子做实验。

2020年，澳大利亚科学家佩兰·罗斯（PerranRoss）表示，为了完成这项研究，5000只蚊子被允许咬自己。

（高能预警！！！）

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△为研究做出亿点牺牲

通过给蚊子喂食一种可以阻止登革热病毒的细菌，罗斯试图阻止蚊子感染登革热。

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事实上，科学家们一直在努力研究如何防止人类被蚊子叮咬，主要是因为蚊子可以携带寨卡病毒、登革热、黄热病和其他病毒在人群中传播。

几万年来，埃及伊蚊等蚊子进化到几乎只叮咬人类。

因此，迫切需要防止蚊子传播病毒。

赵志磊表示，他们的研究也有助于驱蚊剂的开发，他的同事正在这一领域进行研究。

目前，许多驱蚊剂都是通过大量的化学筛选获得的，其具体作用机制尚不清楚。如果我们能根据蚊子的大脑活动找到一种专门的驱蚊剂，效果可能会更好。

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