蚊子的生存智慧

文/张唯诚

不论往哪里躲藏，你都很难摆脱它们，它们遍布全球，生活在除了南极洲以外的所有大陆上，它们就是我们熟悉的嗡嗡作响的吸血昆虫——蚊子。

全球已知的蚊子有3500种，40个属。雌性蚊子靠吸针式口器来啜饮包括鸟类、哺乳动物、爬行动物甚至鱼类等动物的血液，靠血液中的营养繁衍后代。

蚊子的唾液中含有抗凝血剂和抗炎物质，可以防止动物的血液凝固，让吸血更顺利。当蚊子叮咬动物时，它们留下的不仅仅是叮咬的疱块，其唾液还传播此前“进餐”时沾染的细菌。如果蚊子体内携带了病原体，病原体就会伴随唾液进入被叮咬的动物体内。比如，这些蚊子会向人类传播包括基孔肯雅热病、黄热病、寨卡病毒、登革热和疟疾在内的多种致命疾病。每年有数百万人死于由蚊子传播的疾病，所以对人类来说，蚊子虽小却如同大敌。正因为此，美国弗吉尼亚理工大学的实验生物学家克莱门特•维努瑞将蚊子称作“地球上最致命的动物”。

科学家们正在研究这种昆虫的生活状态，如它们如何进食、排泄和学习等。尽管人类对蚊子的了解还不够深入，但一些谜团已经破解。

保持凉爽有妙招

蚊子是冷血动物，它们的体温与周围空气的温度相匹配。当它们以温暖的血液为食时，它们的身体就会变暖。美国弗吉尼亚理工大学的医学昆虫学家克洛伊•拉洪德对蚊子是如何摆脱体温上升的困境很感兴趣。她研究的课题是：蚊子如何解决在进食时体温迅速升高，而不至于被热死的问题。

要进行这样的研究就需要先喂饱它们，这是一项血腥的交易。一开始，拉洪德不得不把胳膊伸进装有蚊子的笼子里，用自己的血喂食它们。后来拉洪德发明了一种蚊子快餐——把羊血装在玻璃管中，再用薄膜覆盖管子的端口，蚊子刺破薄膜就能吸到里面的血了。

当蚊子进食时，拉洪德便用一个热成像摄像机拍摄它们。摄像机记录的红外光，提供判断温度的依据，拉洪德据此就能计算出热血在蚊子体内的分布情况。她发现，当热血流入蚊子体内时，一些血又马上从蚊子身体的尾部流出了，这些血液聚在了腹部的末端。待血液的多余热量得到释放后，蚊子才把冷却后的血液重新收回体内。

拉洪德把这一过程比作出汗。当人体感到过热时就会出汗，空气冷却了汗液，身体失去了热量，人体就会感觉凉爽。蚊子也用类似的方法成功解决了体温过高的麻烦。2012年，拉洪德的研究团队公布了他们的这一发现。

躲避危险善学习

蚊子吸血不仅使它体温升高，而且还经历了一种以生命为代价的冒险过程。鸟儿的喙、人类的巴掌和奶牛挥动的尾巴……都是动物抵御蚊子袭扰的利器，所以蚊子不仅是捕食者，同时也是猎物。

令人好奇的是，蚊子是如何挑选它们的“食物”呢？谁应该放弃，谁应该小心，谁又是安全的美味呢？

为了找到答案，拉洪德和同事们决定给蚊子一些惨痛的教训。他们把蚊子放进一个充满人类气味的房间里。当蚊子在里面盘旋时，它们会遭到并不太强烈的电击，这种电击模仿了蚊子在叮咬我们时，我们用巴掌拍打它们时产生的震动。那些蚊子被这样电击了10次。

第二天，科学家们把它们放进一个简单的迷宫里，迷宫的形状像字母Y。蚊子从Y的底部飞进去，它们可以飞到迷宫顶端的任何一边。其中的一边包含了与痛苦的电击相结合的人类气味，而另一边则完全是陌生的气味。结果发现，蚊子变聪明了，它们更多地进入陌生气味的那一边。当它们被放进一个小型模拟器中飞行时，在接近“危险”的气味时，它们也会放慢飞行速度。

究竟是什么让蚊子学会了逃避危险呢？答案是多巴胺。这是一种在脑细胞间传递信息的化学物质，它也使蚊子学会了吸取教训。在人体中，多巴胺会影响情绪，在运动和成瘾方面也起着很重要的作用。而对蚊子来说，多巴胺则“让它们意识到了一个信号和一种惩罚”。

原来，蚊子身体中的某些细胞外表呈现着某种被称为“受体”的结构，可让多巴胺附着其上。如果没有这些受体，蚊子就不能意识到信号和惩罚，也就不能学习了。

“进食装备”有奥妙

每次叮咬你的蚊子都是雌性的。雄蚊不产卵，所以它们不需要血液，它们吸食花蜜和水果汁。雌蚊也吸食花蜜，但产卵的时候，它们就需要血液。这时候，它们面临着很大的挑战。

花蜜和血液没有什么共同之处。花蜜是一种由植物产生的含糖液体，而血液则含有诸如血细胞和免疫细胞等固体颗粒。那么，一只蚊子如何用它的吸针式口器去吮吸这两种截然不同的液体呢？

杰克•索洽是美国弗吉尼亚理工大学的科学家，他研究的是生物的运动方式，这门学科被称为“生物力学”。索洽很想弄清蚊子吮吸的真相。蚊子叮咬了人体后，会把唾液转移到人身上，正是这种唾液传播了疾病，使蚊子臭名昭著。所以揭示蚊子吮吸的真相，有助于人们了解更多有关它们如何传播疾病的信息。

为了让吸针式口器吸食到液体，蚊子必须制造出一定的吸力，而且它们的吸管非常细，极容易堵塞，因此更需要强大的吸力。

蚊子的进食装备不一般。它们是通过2个“泵”提供吸力的，这种力量由头部的肌肉提供。为了弄清这2个泵是如何工作的，索洽和同事们把蚊子放进一个有直径超过1100米环的超大X光机里，环内的磁铁驱动亚原子粒子飞快地运行，来自这些活泼粒子的能量以X射线的形式呈现出来。

在这种强大的光束中，索洽放置了一只饥饿的蚊子，并用一层透明的指甲油将它的脚固定在一张幻灯片上，同时为它提供了一些花蜜。然后，索洽和他的同事使用X光片记录了蚊子“进餐”情况。

他们发现蚊子首先开启了第1个泵，随后又小心地开启了第2个泵，这使得蚊子能够稳定地吸吮。但它的泵也并不总是全力打开，只要刚好让液体顺畅地流入体内，它就不愿意再费多余的力气了。

然而有时候，蚊子会把2个泵完全打开，这就导致液体流量比一般情况下多出了27倍。索洽和同事们将这种情况称为“爆发模式”。

如果“爆发模式”能使液体流动得更快，那蚊子为什么不干脆使用这种模式进餐呢？毕竟，它们进餐是冒着风险的，只有吸吮得快，才能尽快地离开，而不是被一巴掌拍死。

原来，“爆发模式”的代价是高昂的。“爆发模式”需要付出比一般情况下高出1000倍的能量，“付出少，获得多”才是划算的买卖。但“爆发模式”亦不可少，在需要的时候，这种能力会大有用处，比如开启“爆发模式”来清除堵塞。

事实上，这些研究不只是跟蚊子有关，研究和模拟蚊子应对大自然的特殊本领，可以为科学家和工程师提供新的设计思路，解决机械技术上的很多难题。