本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點。
“蚊子如此之小,幾乎不費吹灰之力就能將其消滅。”——瑪麗·奧利弗
蚊子會叮咬某些人而忽略另一些人。如果它們喜歡你,你拍死十幾只,又會有十幾只出現在原地,將口器插入你的毛細血管,並儘可能快地吸食。為什麼?我們可以從兩個方面考慮這個問題。我們通常想到的版本是“為什麼是我?” 我的身體有什麼特性吸引蚊子?但還有一個更大的“為什麼”。為什麼人類對蚊子的吸引力首先存在差異?
關於第二個“為什麼”,讓我們負責任地從一些假設開始。蚊子是地球上最致命的生物群體之一,比老虎、蛇甚至其他人類更致命。蚊子透過媒介殺人。它們傳播病原體,如登革熱、黃熱病,以及惡魔中的惡魔——瘧疾。
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在過去的一萬兩千年(自農業出現以來),瘧疾已經殺死了足夠多的人,特別是兒童,以至於那些暴露於瘧疾的人類群體已經進化出應對措施。瘧疾的鐮刀改變了幾乎所有歷史上存在瘧疾地區的的人類基因組。這是人類歷史上難以逾越的障礙,而那些克服障礙的人往往也付出了代價。長期暴露於瘧疾的人群更可能患有鐮狀細胞貧血症,同時也可能出現數十種其他適應性變化,這些變化要麼可以預防感染,要麼可以減輕其致命性後果。幾乎所有這些適應性變化都有副作用,有時甚至是危險的副作用,只是沒有瘧疾那麼危險。沒有任何生物體比瘧原蟲(及其戰車,按蚊)對人類進化產生更大的影響。這讓我提出了三個假設。
圖片 1. 惡性瘧原蟲瘧疾的地理分佈。
假設——首先,我們可能會想象,那些與瘧疾共存的人的後代可能對蚊子的吸引力較小(因為那些更具吸引力的人已經死亡)。我們稱這個假設為“氣味偽裝”。這將是我關注的重點。第二個(坦率地說,不太令人興奮的)假設可能是,人類在吸引蚊子的因素方面恰好存在差異。也許有些人只是碰巧對蚊子更明顯,這純屬偶然。第三個,但不是最終的假設是,蚊子選擇那些氣味表明他們將是更好的宿主的人。
每個人在某種程度上都會吸引蚊子,只要他們還在呼吸。從蚊子的角度來看,世界是由二氧化碳河流組成的,這些二氧化碳從動物的口中源源不斷地流出。二氧化碳從我們所有人身上流出。蚊子會朝著二氧化碳濃度較高的方向飛行,這使它們足夠接近,在找到溫暖的身體後,做出更明智的決定。
因為所有成年人呼吸量大致相同(我們的心臟需要這種基本對等性),所以我們之間對蚊子吸引力的差異與二氧化碳無關,而與我們的體味有關。你身上大部分近距離的個人氣味,你的混合氣味,是由你身上和體內的細菌產生的。你身上密密麻麻地覆蓋著數百種細菌組成的精細而模糊的斑塊。殺死一塊皮膚上的所有細菌,這塊皮膚就會變得無味(除了你使用的清潔劑的淡淡氣味)。當涉及到氣味時,你就是你的細菌。
完美的測試——如果要檢驗我們的第一個假設,我們將需要比較來自不同地區的人對蚊子的吸引力。基於這個假設,我們預計瘧蚊,例如甘比亞按蚊,應該對來自瘧疾地區的人類細菌的氣味不太感興趣,因為來自這些地區的人類中,對蚊子吸引力較小的人更有可能生存下來。然後,人們可能會分離出哪些微生物或其他來源產生有吸引力的(或沒有吸引力的)氣味(甚至可能將它們用作益生菌驅蚊劑)。
在完成對甘比亞按蚊的這項研究後,我們將需要測試其他蚊子。您可能會驚訝地發現,地球上至少有三千種蚊子,甚至可能多達六千、七千或一萬種。沒有理由認為這些不同種類的蚊子(其中大多數完全避開人類)的故事,或者它們被什麼吸引,會非常相似。它們都感知到二氧化碳的河流系統,但在靠近身體後會做出不同的選擇。舉一個例子,北美東部常見的本地蚊子種類在人類透過白令海峽來到這裡,然後漫步越過落基山脈一直到北卡羅來納州之前,從未接觸過靈長類動物。人們可以猜測,這些蚊子隨後被那些氣味最像蚊子進化出來要吸引的宿主的人類所吸引,如野牛、麋鹿、鹿、巨型樹懶等等。有很多關於蚊子的故事。
但回到我們可能發現的東西。似乎沒有人解決人類對蚊子的吸引力差異背後的進化“為什麼”。然而,最近的研究已經考慮了“為什麼是我”的許多方面。最初的研究發現,對蚊子的吸引力存在差異,但這種差異與飲食、體型或性別無關。更近期的研究發現,這些差異似乎是由於宿主氣味造成的。 然後,在2006年,研究人員發現培養的皮膚細菌會吸引蚊子。
最近,荷蘭科學家尼爾斯·弗爾赫斯特領導了一項研究,他和他的團隊在四十八名志願者的腳上輕輕滾動珠子(甘比亞按蚊,即正在研究的蚊子,是一種咬腳踝的蚊子)。然後將珠子放入袋子中,再將袋子呈現給蚊子(供它們判斷)。根據蚊子對不同珠子袋子的相對吸引力,科學家們為挑剔的口器建立了一種扎加特評分。甘比亞按蚊似乎已經進化到與農業興起後的人類共同生活。但它更喜歡某些人而不是另一些人。弗爾赫斯特推斷,這可能是因為每個人腳踝上的細菌種類組合不同。弗爾赫斯特的所有志願者中,除了兩名之外,都是白種人。我在這裡指出,出於簡單的原因,即甘比亞按蚊及其瘧疾從未在荷蘭生活過,因此這不是最適合暴露於瘧蚊的人群。然而,研究人員身處荷蘭,這是一個開始。如果荷蘭的白種人在對蚊子的吸引力方面存在差異,這可能會增加對“為什麼是我?”的理解。
結果令人著迷。七名志願者的氣味深受蚊子喜愛。弗爾赫斯特研究了這些志願者和所有其他志願者腳上的細菌。細菌種類較多(在腳上)的人往往細菌個體較少(要麼有很多種類,要麼有很多個體,但不能兩者兼得)。那些氣味受蚊子歡迎的人往往微生物多樣性較低,丰度較高。砰。微生物做到了,至少對於 48 位荷蘭人和一群非洲蚊子來說是這樣。或者至少這是我們目前所知道的(弗爾赫斯特認為,在細菌多樣性較高的地方,這些多樣化的細菌實際上抑制了原本常見的細菌種群和氣味。如果這是真的,那麼這些細菌可以被認為正在積極幫助偽裝我們的氣味,我們發臭的互利共生體。)。
但是其他蚊子種類呢?歷史上暴露於瘧疾的人群與未暴露於瘧疾的人群呢?用減少細菌氣味的細菌給人們接種疫苗呢?什麼都沒有,一無所知。我們不知道。
故事卡在中間——對於數百萬人來說,他們皮膚的特定吸引力是生死攸關的事情。數百項研究已經考慮過為什麼有些人吸引蚊子,而另一些人不吸引蚊子。細菌是最近才被提及的,但似乎是故事的重要組成部分。這種吸引力的進化背景尚未得到充分考慮。鑑於瘧疾對人類生存的巨大影響,如果關於我們中為什麼有些人比其他人更“美味”的故事中沒有進化因素,那將非常令人驚訝。但是,由於對瘧蚊的方法主要是醫學上的,因此視角一直很狹窄。這裡呼籲採用更廣闊的視角。
好訊息是,至少就假設一而言,使用進化的廣闊視角來檢驗可以產生的假設是很容易的。尼爾斯·弗爾赫斯特和他的同事們所要做的就是重複他們最初的研究,看看來自不同種族群體的人的細菌是否因其民族歷史上暴露於瘧疾的情況而異(當然,荷蘭移民的多樣性將有助於這項工作),以及這些細菌在對蚊子的吸引力方面是否以可預測的方式存在差異。這不會是完全結論性的,但這將是一個開始。還有其他方法。
與此同時,如果你非常吸引蚊子,你可以感謝你的氣味,這種氣味是由你的細菌產生的,可能受到也可能沒有受到你民族進化歷史的影響。
我在這裡結束了這篇文章,然後我給尼爾斯·弗爾赫斯特發郵件,以確認我沒有遺漏關於他工作的重要內容。他閱讀了這篇文章,並寫道:“我同意。” 我認為這是個好訊息,但他繼續說道……“但是我們有一些證據表明 HLA 基因參與其中。HLA 基因決定了我們的體味(可能還有皮膚細菌譜),我們發現攜帶特定基因的個體對這種蚊子更具吸引力(……)這種基因在非洲(致命瘧疾長期流行的地方)的發生頻率低於歐洲或美國(瘧疾的歷史更為零星的地方)。”
這是一個誘人的結果,一個讓我想要開始研究蚊子的結果,一個雖然既不證實也不否定上述任何假設,但卻提供了誘人的暗示,即我們對蚊子的相對吸引力是/可能是/可能是農業、移民、農業、蚊子和瘧疾這一更古老故事的一部分。除非,當然,它不是。
我愛你,科學。