蚊子界的「唐僧肉」是怎麼煉成的？

 

甘比亞瘧蚊。圖片來源：維基百科

蚊子，例如甘比亞瘧蚊（Anopheles gambiae），雌蚊因為養分的需要，會吸食人類的血液。目前的研究已知，蚊子會偵測包括二氧化碳（CO₂）、體溫和人類體味，來定位和選擇大餐。

在2023年，尚比亞的研究團隊，開發了一個大型的多選擇偏好測試系統。他們使用紅外線追蹤蚊子的行為，並結合氣味引導的熱趨性測試（OGTA）來量化蚊子的行為。他們也使用多個人類作為氣味來源，並比較蚊子對不同人類氣味的偏好。

他們發現，單獨存在CO₂或熱源時，蚊子著陸不多。但是，若加入模擬人體皮膚溫度的加熱目標時，蚊子的著陸行為會顯著增加。

與CO₂相比，人類的全身氣味顯著增加了蚊子的著陸偏好。 有趣的是，研究團隊發現，不同人類的氣味顯示出不同的吸引力，某些人比其他人更能吸引蚊子。也就是說，蚊子的「唐僧肉」的確是存在的。

為什麼那些人是蚊子的「唐僧肉」？研究團隊發現，某些揮發性有機化合物（VOCs）與人類對蚊子的吸引力有關。例如，丁酸（butyric acid）、異丁酸（isobutyric acid）、異戊酸（isovaleric acid）和乙偶姻（acetoin）等化合物在高吸引力的人類氣味中相對豐富。而桉油素（eucalyptol）在低吸引力的人類氣味中相對豐富，顯示這種氣味可能具有驅蚊作用。

這項研究顯示，人類氣味在引導蚊子的熱趨性和宿主選擇中有著關鍵作用，這導致了不同人類之間的被蚊子叮咬風險的不均勻性。這些發現對於理解瘧疾傳播的機制以及開發新的蚊子控制策略具有重要意義。

為什麼有些人會有比較多的丁酸、異丁酸、異戊酸和乙偶姻呢？？

研究團隊發現，這些化合物的生成與人體皮膚上的微生物群落有密切關係。

丁酸、異丁酸和異戊酸等短鏈脂肪酸通常由皮膚上的厭氧菌（如丙酸桿菌和葡萄球菌）透過發酵汗液中的脂肪酸生成。而乙偶姻則是由皮膚微生物如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）代謝生成的化合物。

另外，基因也會影響皮脂腺的活性，從而改變皮脂的分泌量。然後，這些皮脂被皮膚上的微生物轉化為揮發性有機化合物（VOCs）。

另外，飲食中的特定成分可能會影響體味。例如，高蛋白飲食或含有特定脂肪酸的食物可能會增加汗液中某些成分的含量，進而改變皮膚微生物的代謝產物。

個人衛生與生理狀態也會改變皮膚微生物的組成。例如，經常洗澡和使用抗菌產品可以改變皮膚微生物的組成，從而影響VOCs的生成。

最後，壓力水平、激素變化和健康狀況也會影響體味。例如，壓力會增加汗液的分泌，這可能改變汗液的成分並影響微生物的代謝活動。

總而言之，個人之間丁酸、異丁酸、異戊酸和乙偶姻的含量差異主要是由皮膚微生物群落的組成及其代謝活動所引起的。基因、飲食、衛生習慣和生理狀態等因素都會對這些微生物群落產生影響，進而影響體味化合物的生成。

過去所謂的「酸性體質」其實是無稽之談，只是楊恩（Robert O. Young）為了牟利所捏造出來的，並已在2018年11月被美國加州法院判決他詐欺罪成立，判決他需賠償1.05億美元。但是可笑的是，網路查詢還能看到許多診所仍宣稱可治療「酸性體質」！

了解蚊子對人類氣味的偏好，可以幫助我們開發更有效的防蚊措施，例如設計出發出「誘蚊」氣味的蚊子誘捕器或「厭蚊」氣味的驅蚊產品，以減少蚊子叮咬和瘧疾的傳播風險。

參考文獻：

Giraldo D, Rankin-Turner S, Corver A, Tauxe GM, Gao AL, Jackson DM, Simubali L, Book C, Stevenson JC, Thuma PE, McCoy RC, Gordus A, Mburu MM, Simulundu E, McMeniman CJ. Human scent guides mosquito thermotaxis and host selection under naturalistic conditions. Curr Biol. 2023 Jun 19;33(12):2367-2382.e7. doi: 10.1016/j.cub.2023.04.050.

夜來巴掌聲，蚊子（mosquito）死多少？

 

圖片作者：ChatGPT

根據統計，蚊子是殺死最多人類的動物。蚊子傳播許多疾病：瘧疾、黃熱病、登革熱、茲卡病...歷史上死於牠的口下的名人包括：亞歷山大大帝與克倫威爾。

對我們一般人來說，蚊子除了傳播疾病很可怕，還有牠煩人的一面。不知道什麼時候，一隻蚊子偷偷地飛進臥房，然後半夜就開始在耳邊嗡嗡嗡地擾人清夢。

打蚊子，真的是一個難度頗高的工程。這小小的生物，感覺飛得也並不特別快，可是出手去打的時候，牠總是能在掌下倖存！偶而得以「一掌斃命」時，總會讓人洋洋得意許久。

蚊子為什麼這麼難打？荷蘭的研究團隊，使用機械拍打器模擬攻擊，量化了蚊子從快速逼近物體中的逃逸表現；他們還進行了高速攝影和深度學習的跟踪，分析了蚊子的逃逸飛行細節。

他們還結合逃逸運動數據、攻擊者引起的氣流的數值模擬以及機械運動模型，研究了蚊子如何控制傾斜的逃逸機動。

另外，他們也結合實驗熱線測風儀測量和計算流體動力學（CFD）模擬，量化了拍打器引起的氣流運動和蚊子參考框架中的相對氣流速度。

最後，他們發展了一個機械運動模型，估計了飛行中的蚊子如何利用主動和被動逃逸機制來躲避快速接近的物體。

研究團隊發現，夜行性雌性瘧蚊如何在黑暗中逃避迅速逼近的物體的能力，確實是通過偵測攻擊者引起的氣流變化來達成的。蚊子首先利用這些氣流變化來偵測逼近的威脅，然後透過靠岸轉向等機動動作主動迴避威脅。另外，牠們也會利用攻擊者產生的氣流（弓形波）來「衝浪」，進一步增加逃脫的成功率。

這項研究顯示，即使在視覺線索極少的情況下，夜行性蚊子也能夠偵測到逼近的物體，這暗示了牠們可能透過感受到攻擊者引發的氣流變化來探測危險。

這也就難怪蚊子這麼難打了。不過，我很好奇的是，除了「衝浪」的技術很好以外，蚊子還有沒有其他的特殊技能呢？查了一下文獻，有一篇2017年的研究提到蚊子可以感應紅外線。不知道蚊子是不是能感應其他的資訊呢？

參考文獻：

Cribellier et al., Mosquitoes escape looming threats by actively flying with the bow wave induced by the attacker, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.01.066

一億多年前的公蚊子可能也會吸血！

 

現代雌雄蚊子的口器。圖片來源：WUSF

蚊子（mosquito）是一種小型飛行昆蟲，屬於雙翅目蚊科。它們在全球範圍內分布廣泛，特別是在熱帶和亞熱帶地區。蚊子的適應能力很強，能在多種不同的環境中生存。

對我們來說，蚊子就只是一種討厭的存在。很多人一看到蚊子就出手打，但其實它們在生態系統中的角色十分重要，蚊子不只是供許多其他動物的食物而已，牠們還在花粉傳播中扮演一定的角色。然而，由於它們傳播疾病的能力，蚊子也是公共衛生工作中的重要關注對象。

科學家認為早期的蚊子應該不會吸血，而是以吸食花蜜維生。到底什麼時候蚊子開始吸血，這需要更多的化石證據來幫助科學家們找出答案。但是，要能留下化石，需要「天時、地利、人和」。

最近，科學家在黎巴嫩的下白堊紀琥珀中發現了迄今為止最早的蚊子化石。發現的地區是在黎巴嫩中部的Mdeirij-Hammana 出露處（Mdeirij-Hammana outcrop），該地位於巴卜達區（Caza Baabda）的中心地帶，海拔大約1340公尺。

這些化石屬於兩隻雄性蚊子（Libanoculex intermedius），其口器特徵表明它們可能具有吸血的能力。現代的雌雄蚊子口器形狀已經有明顯的不同，雄性的口器更適合吸食花蜜，雌性的則有利於刺穿皮膚吸血。

這項研究擴展了我們對蚊子家族演化歷史的了解，並且顯示了這些早期蚊子的獨特生物學特徵。究竟什麼時候雄性蚊子「又」失去了吸血的能力，這大概需要更多的研究來幫忙解謎吧。

參考文獻：

Dany Azar et al. 2023. The earliest fossil mosquito. Current Biology 33 (23): 5240-5246; doi: 10.1016/j.cub.2023.10.047

病毒能把我們變成蚊子的唐僧肉

 

白線斑蚊。圖片來源：維基百科

從病原的角度來看，病原感染我們是為了要製造更多的病原，並將之傳播出去。所以得了感冒的人會打噴嚏、咳嗽，得了霍亂的人會上吐下瀉，這些都是為了排出更多的病原體，讓其他人被傳染。

那麼，靠著昆蟲傳播的病原體，要怎麼加速自己的傳播呢？過去的研究曾發現，得了瘧疾的病人會變得比較容易被瘧蚊叮咬；最近發現，被茲卡病毒（Zika virus）或登革熱病毒（Dengue virus）感染後的人，會發散更多的苯乙酮（acetophenone）來吸引蚊子。

研究團隊讓小鼠被茲卡病毒或登革熱病毒感染，然後測試蚊子比較喜歡健康的小鼠還是被感染的小鼠。結果發現，65-70%的蚊子都飛到被感染的小鼠那裡去了。分析小鼠周遭的氣體發現，被感染的小鼠發散出十倍的苯乙酮，而這種氣味能吸引蚊子。

將苯乙酮塗在人體上，也能吸引更多的蚊子。研究發現，苯乙酮是由皮膚表面的正常菌叢合成，但我們的皮膚細胞會分泌一種稱為RELMα的蛋白質，可以抑制這些細菌的繁殖。但是當我們被這兩種病毒之一感染時，這種蛋白質的合成受到抑制，於是細菌就螽斯衍慶、苯乙酮也就加速產生了。

有沒有辦法可以讓被病毒感染的人不那麼香呢？研究團隊發現，維生素A可以抑制皮膚表面苯乙酮的產生；所以這或許是釜底抽薪的一種方式。

參考文獻：

Zhang, H. et al. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.05.016 (2022).

蚊子叮為什麼要癢？

埃及斑蚊（Aedes aegypti）。圖片來源：Wiki

筆者從小被蚊子叮了以後，就會腫一大包，還會很癢。之前曾遇到被蚊子咬不會水腫也不會發癢的人，讓筆者超羨慕的！

其實被蚊子叮會發癢是因為，蚊子注入的唾液會使我們產生發炎反應；而蚊子的唾液中含有能使血管擴張的成分，加上叮咬會使血管破裂，於是就造成了水腫。

但是，讓我們發癢、水腫顯然對蚊子沒有什麼好處。有許多次筆者因為覺得癢癢的而決定去檢視發癢的部位，然後就當場活逮蚊子一隻--於是他就被消滅了。顯然對蚊子來說，引發發炎反應、讓我們發癢沒有什麼好處！

雖然這個發癢的反應，對我們好像有一絲絲的好處，不過任何事總有個理由吧！到底為什麼被蚊子叮要發癢呢？能給誰帶來什麼好處呢？

利茲大學的研究團隊，為了要了解發癢的目的是什麼，他們用屈公病病毒（chikungunya virus）的近親：森林腦炎病毒（Semliki Forest virus，SFV）在小鼠身上做了研究。

首先，他們把病毒以皮下注射的方式注入小鼠，同時伴隨著蚊子叮咬或沒有蚊子叮。

接著研究團隊便觀察病毒複製的狀況，以及病毒感染擴散的情形。

結果非常有意思。研究團隊發現，如果只有皮下注射病毒，雖然感染一開始擴散得很快，但是病毒的效價（titer）並不高；但是若伴隨著蚊子叮咬時，一開始看似感染擴散得較慢，但最後病毒在血中的效價，卻比沒有蚊子叮的組別高了十倍！當研究團隊用毒性較高的森林腦炎病毒第六型（SFV6）感染小鼠時，有蚊子叮咬的組別，比沒有蚊子叮咬的組別要提早陣亡，換用另一個病毒（Bunyamwera virus）也是如此。

研究團隊同時也發現，被蚊子叮咬的組別，在感染後3小時內，可能是由於傷口發生水腫，造成病毒無法散播？！但是到了24小時後，病毒的RNA反而大幅增加了。

所以，究竟中間發生了什麼事呢？

研究團隊比較只有被蚊子叮與沒有被蚊子叮、但是被皮下注射病毒的兩組小鼠的64個與先天免疫反應相關的基因的表現。結果發現：在被蚊子叮咬了以後，與吸引嗜中性球（neutrophil）相關的細胞因子（cytokine）、以及吸引單核球的細胞因子、還有白細胞介素IL-1β與IL-6的基因表現都上昇了；這些現象，在只有皮下注射病毒的小鼠中，並沒有觀察到。

而且，有蚊子叮咬的組別，傷口處很明顯的有大量的嗜中性球聚集。到底嗜中性球是不是引發感染擴大的因素之一呢？

於是研究團隊試著將嗜中性球去除掉，觀察在蚊子叮咬後傷口若沒有嗜中性球聚集，會發生什麼事。結果發現，去掉嗜中性球，會使得傷口水腫的狀況減輕許多，同時上面提到的那些與先天免疫反應相關的基因的表現也跟著下降。有意思的是，研究團隊觀察到去掉嗜中性球會使得病毒RNA減少了五倍，病毒在血中的效價降低了十倍，而且，很類似於先前在沒有蚊子叮咬的組別所看到的，去掉嗜中性球的組別，病毒較早擴散到淋巴結中。

到底這些反應是蚊子咬專屬，還是就只是因為被蚊子咬所引發的發炎反應所產生呢？研究團隊用了幾個可以引發先天免疫反應的藥劑，結果發現這些藥劑一樣可以把嗜中性球召喚過來，也會使病毒的複製上昇與加快感染擴散的速度。

不過，雖然在蚊子叮咬後再去除掉嗜中性球可以減輕傷口水腫、降低病毒複製的速度，但如果事先把嗜中性球去掉，卻會使得小鼠的存活率大幅下降。也就是說，嗜中性球對於宿主的保護還是不可或缺。

因此，研究團隊認為，當蚊子叮咬我們的時候，在我們身上所發生的事情是：發炎反應會將嗜中性球與骨髓細胞（myeloid cell，即單核球的一種）吸引到傷口，然後部分的嗜中性球與骨髓細胞就被病毒感染了。接著，感染便隨著嗜中性球與骨髓細胞，擴散到其他的組織（如淋巴結、腦）去了。相對的，在沒有蚊子叮咬的狀況下，由於嗜中性球與骨髓細胞在傷口附近數目不多，病毒感染也無法成功擴散。

也就是說，嗜中性球與骨髓細胞本來是去幫忙消滅病毒，但很不幸的，就像許多僵屍電影裡面的情節一樣：趕去打僵屍的村民，有一部份也被僵屍給侵襲，成了僵屍大軍的一部份，並且四散去感染更多活人！

所以，我們被蚊子叮了以後會癢，真的是個天大的壞消息呢！

（本文版權為台大科教中心所有，其他單位需經同意始可轉載）

參考文獻：

Marieke Pingen et. al., 2016. Host Inflammatory Response to Mosquito Bites Enhances the Severity of Arbovirus Infection. Immunity. doi:10.1016/j.immuni.2016.06.002

蚊子咬人的三部曲

圖片來源：wiki

嗡嗡嗡，嗡嗡嗡！我們都有被蚊子咬的經驗，也都聽過各種有關蚊子咬人的都市傳說，例如體質的酸鹼度、吃素與否等等，到底蚊子是根據什麼條件來鎖定目標的呢？

最近加州理工學院（California Institute of Technology）的研究團隊發現，對蚊子來說，遠距離的時候二氧化碳最重要，但是等到距離拉近以後，溫度、氣味以及視覺也對蚊子選擇目標有很重大的影響。

研究團隊使用了風洞（wind tunnel），並針對二氧化碳、溫度、氣味以及視覺這些因素進行詳細的測試後發現，在遠距離（十公尺以上），蚊子主要是依靠二氧化碳做為主要追蹤的目標。

當蚊子發現了二氧化碳，牠便會開始往上風處追蹤二氧化碳的濃度；追蹤片刻後若二氧化碳忽然變少或消失，蚊子便會開始以Z字形飛行，試圖找回二氧化碳的蹤跡（OS：明明剛剛還在呀？！）。當蚊子往上風飛行，追蹤著二氧化碳的痕跡時，路途上若出現了高對比的物體（黑點）時，蚊子便會降落在這個黑點上，即使黑點附近的二氧化碳濃度並不高（所以衣服不要穿太深色的？！）。

除此之外，蚊子可以感應到溫度。研究團隊發現，在沒有二氧化碳痕跡的狀況下，蚊子還是會主動接近攝氏37度的物體，對溫度的感應可以遠到20公分，不過大致上還是在2-3公分內最明顯；但如果加上水蒸氣（模仿流汗後汗液蒸發的狀況），蚊子對溫度的反應範圍可以擴大到6-8公分。

將二氧化碳、熱、水蒸汽、顏色分開研究，能幫助我們了解是什麼吸引了蚊子飛來；但是人類並不會只單純發散其中一種因子。我們會呼吸（二氧化碳）、有體溫（發熱）、也會流汗（水蒸氣）。因此，研究團隊也想知道，究竟距離多遠蚊子還可以偵測人的手臂發散出來的綜合信號？結果發現，雖然在10-15公分以外，人手臂所發散出來的熱，已經產生不了明顯的差別（大約相差攝氏0.2度，為蚊子對溫度的偵測極限）；但是結合其他的信號，蚊子還是可以在30-50公分的距離之外發現「遠方有手臂」！這是在有氣流的狀態，若是在室內無風的狀態下，蚊子應該可以在更遠的距離就發現手臂的存在。

也就是說，在遠距離時，蚊子主要是依靠發現二氧化碳的痕跡來找尋可能的目標；當牠循上風越飛越近以後，溫度（體熱）、水蒸氣（汗液蒸發）以及視覺的刺激（穿的衣服或是生物的毛皮顏色）便成為辨別目標物的主要條件。

所以，要怎麼避免被蚊子咬呢？

從這篇研究看來，筆者建議避免穿深色衣物、如果剛運動完，因為身體溫度較高，加上呼吸急促（發散較多的二氧化碳）而且還流汗，可能要避免待在有蚊子的地方。如果無法避免，或許找一個喜歡穿深色運動服的朋友一起運動，也是一個辦法（XD）。

當然，如果您是蚊子世界的唐僧肉（具備擔任捕蚊燈的最佳體質），那麼以上這些建議都沒用，還是認真躲蚊子、使用防蚊用品以及多準備止癢藥膏吧！

參考文獻：

van Breugel et al., Mosquitoes Use Vision to Associate Odor Plumes with Thermal Targets, Current Biology (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.06.046