本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
“蚊子如此之小,几乎不费吹灰之力就能将其消灭。”——玛丽·奥利弗
蚊子会叮咬某些人而忽略另一些人。如果它们喜欢你,你拍死十几只,又会有十几只出现在原地,将口器插入你的毛细血管,并尽可能快地吸食。为什么?我们可以从两个方面考虑这个问题。我们通常想到的版本是“为什么是我?” 我的身体有什么特性吸引蚊子?但还有一个更大的“为什么”。为什么人类对蚊子的吸引力首先存在差异?
关于第二个“为什么”,让我们负责任地从一些假设开始。蚊子是地球上最致命的生物群体之一,比老虎、蛇甚至其他人类更致命。蚊子通过媒介杀人。它们传播病原体,如登革热、黄热病,以及恶魔中的恶魔——疟疾。
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在过去的一万两千年(自农业出现以来),疟疾已经杀死了足够多的人,特别是儿童,以至于那些暴露于疟疾的人类群体已经进化出应对措施。疟疾的镰刀改变了几乎所有历史上存在疟疾地区的的人类基因组。这是人类历史上难以逾越的障碍,而那些克服障碍的人往往也付出了代价。长期暴露于疟疾的人群更可能患有镰状细胞贫血症,同时也可能出现数十种其他适应性变化,这些变化要么可以预防感染,要么可以减轻其致命性后果。几乎所有这些适应性变化都有副作用,有时甚至是危险的副作用,只是没有疟疾那么危险。没有任何生物体比疟原虫(及其战车,按蚊)对人类进化产生更大的影响。这让我提出了三个假设。
图片 1. 恶性疟原虫疟疾的地理分布。
假设——首先,我们可能会想象,那些与疟疾共存的人的后代可能对蚊子的吸引力较小(因为那些更具吸引力的人已经死亡)。我们称这个假设为“气味伪装”。这将是我关注的重点。第二个(坦率地说,不太令人兴奋的)假设可能是,人类在吸引蚊子的因素方面恰好存在差异。也许有些人只是碰巧对蚊子更明显,这纯属偶然。第三个,但不是最终的假设是,蚊子选择那些气味表明他们将是更好的宿主的人。
每个人在某种程度上都会吸引蚊子,只要他们还在呼吸。从蚊子的角度来看,世界是由二氧化碳河流组成的,这些二氧化碳从动物的口中源源不断地流出。二氧化碳从我们所有人身上流出。蚊子会朝着二氧化碳浓度较高的方向飞行,这使它们足够接近,在找到温暖的身体后,做出更明智的决定。
因为所有成年人呼吸量大致相同(我们的心脏需要这种基本对等性),所以我们之间对蚊子吸引力的差异与二氧化碳无关,而与我们的体味有关。你身上大部分近距离的个人气味,你的混合气味,是由你身上和体内的细菌产生的。你身上密密麻麻地覆盖着数百种细菌组成的精细而模糊的斑块。杀死一块皮肤上的所有细菌,这块皮肤就会变得无味(除了你使用的清洁剂的淡淡气味)。当涉及到气味时,你就是你的细菌。
完美的测试——如果要检验我们的第一个假设,我们将需要比较来自不同地区的人对蚊子的吸引力。基于这个假设,我们预计疟蚊,例如冈比亚按蚊,应该对来自疟疾地区的人类细菌的气味不太感兴趣,因为来自这些地区的人类中,对蚊子吸引力较小的人更有可能生存下来。然后,人们可能会分离出哪些微生物或其他来源产生有吸引力的(或没有吸引力的)气味(甚至可能将它们用作益生菌驱蚊剂)。
在完成对冈比亚按蚊的这项研究后,我们将需要测试其他蚊子。您可能会惊讶地发现,地球上至少有三千种蚊子,甚至可能多达六千、七千或一万种。没有理由认为这些不同种类的蚊子(其中大多数完全避开人类)的故事,或者它们被什么吸引,会非常相似。它们都感知到二氧化碳的河流系统,但在靠近身体后会做出不同的选择。举一个例子,北美东部常见的本地蚊子种类在人类通过白令海峡来到这里,然后漫步越过落基山脉一直到北卡罗来纳州之前,从未接触过灵长类动物。人们可以猜测,这些蚊子随后被那些气味最像蚊子进化出来要吸引的宿主的人类所吸引,如野牛、麋鹿、鹿、巨型树懒等等。有很多关于蚊子的故事。
但回到我们可能发现的东西。似乎没有人解决人类对蚊子的吸引力差异背后的进化“为什么”。然而,最近的研究已经考虑了“为什么是我”的许多方面。最初的研究发现,对蚊子的吸引力存在差异,但这种差异与饮食、体型或性别无关。更近期的研究发现,这些差异似乎是由于宿主气味造成的。 然后,在2006年,研究人员发现培养的皮肤细菌会吸引蚊子。
最近,荷兰科学家尼尔斯·弗尔赫斯特领导了一项研究,他和他的团队在四十八名志愿者的脚上轻轻滚动珠子(冈比亚按蚊,即正在研究的蚊子,是一种咬脚踝的蚊子)。然后将珠子放入袋子中,再将袋子呈现给蚊子(供它们判断)。根据蚊子对不同珠子袋子的相对吸引力,科学家们为挑剔的口器建立了一种扎加特评分。冈比亚按蚊似乎已经进化到与农业兴起后的人类共同生活。但它更喜欢某些人而不是另一些人。弗尔赫斯特推断,这可能是因为每个人脚踝上的细菌种类组合不同。弗尔赫斯特的所有志愿者中,除了两名之外,都是白种人。我在这里指出,出于简单的原因,即冈比亚按蚊及其疟疾从未在荷兰生活过,因此这不是最适合暴露于疟蚊的人群。然而,研究人员身处荷兰,这是一个开始。如果荷兰的白种人在对蚊子的吸引力方面存在差异,这可能会增加对“为什么是我?”的理解。
结果令人着迷。七名志愿者的气味深受蚊子喜爱。弗尔赫斯特研究了这些志愿者和所有其他志愿者脚上的细菌。细菌种类较多(在脚上)的人往往细菌个体较少(要么有很多种类,要么有很多个体,但不能两者兼得)。那些气味受蚊子欢迎的人往往微生物多样性较低,丰度较高。砰。微生物做到了,至少对于 48 位荷兰人和一群非洲蚊子来说是这样。或者至少这是我们目前所知道的(弗尔赫斯特认为,在细菌多样性较高的地方,这些多样化的细菌实际上抑制了原本常见的细菌种群和气味。如果这是真的,那么这些细菌可以被认为正在积极帮助伪装我们的气味,我们发臭的互利共生体。)。
但是其他蚊子种类呢?历史上暴露于疟疾的人群与未暴露于疟疾的人群呢?用减少细菌气味的细菌给人们接种疫苗呢?什么都没有,一无所知。我们不知道。
故事卡在中间——对于数百万人来说,他们皮肤的特定吸引力是生死攸关的事情。数百项研究已经考虑过为什么有些人吸引蚊子,而另一些人不吸引蚊子。细菌是最近才被提及的,但似乎是故事的重要组成部分。这种吸引力的进化背景尚未得到充分考虑。鉴于疟疾对人类生存的巨大影响,如果关于我们中为什么有些人比其他人更“美味”的故事中没有进化因素,那将非常令人惊讶。但是,由于对疟蚊的方法主要是医学上的,因此视角一直很狭窄。这里呼吁采用更广阔的视角。
好消息是,至少就假设一而言,使用进化的广阔视角来检验可以产生的假设是很容易的。尼尔斯·弗尔赫斯特和他的同事们所要做的就是重复他们最初的研究,看看来自不同种族群体的人的细菌是否因其民族历史上暴露于疟疾的情况而异(当然,荷兰移民的多样性将有助于这项工作),以及这些细菌在对蚊子的吸引力方面是否以可预测的方式存在差异。这不会是完全结论性的,但这将是一个开始。还有其他方法。
与此同时,如果你非常吸引蚊子,你可以感谢你的气味,这种气味是由你的细菌产生的,可能受到也可能没有受到你民族进化历史的影响。
我在这里结束了这篇文章,然后我给尼尔斯·弗尔赫斯特发邮件,以确认我没有遗漏关于他工作的重要内容。他阅读了这篇文章,并写道:“我同意。” 我认为这是个好消息,但他继续说道……“但是我们有一些证据表明 HLA 基因参与其中。HLA 基因决定了我们的体味(可能还有皮肤细菌谱),我们发现携带特定基因的个体对这种蚊子更具吸引力(……)这种基因在非洲(致命疟疾长期流行的地方)的发生频率低于欧洲或美国(疟疾的历史更为零星的地方)。”
这是一个诱人的结果,一个让我想要开始研究蚊子的结果,一个虽然既不证实也不否定上述任何假设,但却提供了诱人的暗示,即我们对蚊子的相对吸引力是/可能是/可能是农业、移民、农业、蚊子和疟疾这一更古老故事的一部分。除非,当然,它不是。
我爱你,科学。