自然科普:蚊子是怎麽走上吸血鬼這條路的
發布時間:2021-04-30
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初夏時節,風和日麗(li) ,春風尚未消退,酷暑尚未來臨(lin) 。清涼的晚風正拂去一天的疲倦,帶著微微的困意正準備睡去的時候,耳邊卻忽然響起了一陣尖銳又清脆的嗡鳴聲。刹那間,睡意驟然退去,頭皮發麻,刻在基因裏的記憶告訴你,今晚不是一場“血戰”,就是一場不眠之夜。

蚊子,自從(cong) 人類出現以來,就成為(wei) 了人類的頭號大敵。現代人類想盡辦法消滅它們(men) ,物理手段、化學閹割、生化武器等等,始終無濟於(yu) 事,敵人卻變得越來越狡猾。這些天空中的惡魔,消失於(yu) 白晝,現身於(yu) 黑夜,除了讓人類瘙癢難耐之外,還會(hui) 傳(chuan) 播一係列的傳(chuan) 染疾病。而且繁殖速度極快,生存能力強,分布範圍廣,靠著熱感追蹤能夠精確地找到我們(men) 脆弱的皮膚。那麽(me) ,這些該死的蚊蟲是何時,又是因為(wei) 什麽(me) 原因走上吸血這條路的呢?這就要從(cong) 古生物的角度好好探討一下這個(ge) 問題了。

什麽(me) 是蚊子

蚊(mosquito):屬於(yu) 雙翅目、蚊科,主要有3個(ge) 亞(ya) 科35個(ge) 屬,按蚊(瘧蚊)、庫蚊、伊蚊,為(wei) 最常見的三個(ge) 屬。按蚊是瘧疾的唯一傳(chuan) 播媒介,也傳(chuan) 播布絲(si) 蟲病和腦炎,庫蚊是病毒性腦炎的媒介,伊蚊傳(chuan) 播布黃熱病、登革熱和腦炎等。所幸,艾滋病不會(hui) 通過蚊子傳(chuan) 播。

蚊子種類

《爾雅翼》中描述:蚊者,惡水中孑孑所化,噆人肌膚,其聲如雷。《莊子·天運篇》講:蚊蝱噆膚,則通昔不寐矣。蚊子屬於(yu) 完全變態發育,經過卵、幼蟲、蛹、成蚊四個(ge) 階段,其中幼蟲就是我們(men) 常說的在水中生存的孑孓(jié jué)。

孑孓間的捕食關(guan) 係:巨蚊幼蟲正在捕食庫蚊幼蟲(Schiller et al., 2019, Journal of Insect Science)

蚊子雖然屬於(yu) 嗜血類動物,但隻靠吸食哺乳動物血液繁殖,而不是生存,所以隻有雌蚊子需要吸血。當雌蚊需要產(chan) 卵時,會(hui) 吸食4~5天的血液,每次2~5毫克,用於(yu) 刺激腺體(ti) 分泌出有助於(yu) 卵成熟的激素,加快繁殖速度。而雄蚊子靠食花蜜和植物汁液為(wei) 生,甚至還兼具傳(chuan) 粉的功能(效果一般,沒有給它們(men) 洗白的意思)。所以嚴(yan) 格意義(yi) 上,蚊子這一大類與(yu) 人類不屬於(yu) 體(ti) 外寄生關(guan) 係。不過這隻是個(ge) 定義(yi) 問題,普遍還是認為(wei) 其與(yu) 人類為(wei) 寄生關(guan) 係。甚至一些巨蚊亞(ya) 科的蚊子會(hui) 以其他蚊子為(wei) 食,成蚊也不吸食血液。

離譜的是,蚊子為(wei) 了在叮咬的時候有更舒適的體(ti) 驗,會(hui) 嚐試多次刺入皮膚尋找合適的位置,並且釋放含抗凝血化合物的唾液,以防止辛勤的血小板讓傷(shang) 口愈合。而被咬後皮膚開始瘙癢,是人類為(wei) 了避免被咬死進化出的過敏反應,免疫係統的肥大細胞釋放出大量組織胺,以抵抗蚊蟲帶來的外來有害物質,從(cong) 而引起了皮膚的發癢和紅腫。

《工作細胞 第二季》第三集中也提到了蚊子叮咬後帶來的登革熱病毒靠肥大細胞釋放組織胺化解危機

不過,這些與(yu) 人類纏鬥了數百萬(wan) 年的惡魔,卻早在2.26億(yi) 年前的三疊紀就出現了。

蚊子的演化

就像被大眾(zhong) 所熟知的《侏羅紀公園》中恐龍的來源,一枚琥珀中的蚊子化石腹中有殘留的恐龍DNA,借此培育出了價(jia) 值幾十億(yi) 票房的大批恐龍們(men) 。當時所說的琥珀中的蚊子化石其實是真的,至於(yu) 腹中的恐龍血液,那肯定就是奇談了,蚊子不會(hui) 對爬行動物動手,對於(yu) 恒溫的恐龍來說,麵對堅硬的鱗甲、角質皮膚,更是相當難以下嘴。因此,蚊子隻會(hui) 對皮膚薄弱的哺乳動物動手。

《侏羅紀公園》劇照 琥珀中的巨蚊

講蚊子的演化可能要簡單描述昆蟲的演化史。昆蟲早在3億(yi) 年前的石炭紀就繁盛起來,當時的昆蟲由於(yu) 氧氣充足,可以長到兩(liang) 米長,但是,石炭紀晚期的石炭紀雨林崩潰事件,幾乎讓昆蟲走向滅絕。在二疊紀寒冷的環境下,昆蟲體(ti) 積急劇縮小到厘米級別,又經曆了二疊紀末的最慘烈的生物大滅絕。

巨型昆蟲組成的石炭紀雨林

雨林崩潰事件失去了大量森林

艱難挺到三疊紀的昆蟲們(men) ,卻看到了滿是荒漠的幹旱環境,失去了賴以生存的森林。眼看昆蟲又幾近滅絕之際,三疊紀晚期的卡尼期洪積事件,讓地球下了一場有史以來最長的雨,長達兩(liang) 百萬(wan) 年。這場雨在救活了植物的同時,也救活了瀕危的昆蟲。雙翅目昆蟲就是在這場大雨中誕生的。

卡尼期洪積事件——一場長達兩(liang) 百萬(wan) 年的雨

意大利三疊紀琥珀中發現的雙翅目化石(Schmidt et al., 2012)

雙翅目昆蟲擁有世界上最輕薄的翅膀和最快的振動速度(一曲《野蜂飛舞》致敬世界最快),蚊子的振動速度可以達到每秒600次。不同於(yu) 鳥類、翼龍等生物的翅膀,是從(cong) 肢體(ti) 特化而來,昆蟲的翅膀一開始就進化出全新的器官,其中還含有複雜的運輸和神經係統。昆蟲的嘴巴,即口器,也根據需求進化出不同的類型,蚊子的稱為(wei) 刺吸式口器。

蚊子獨特的飛行模式

Kyanne R Reidenbach等在2009年時發表在BMC Evolutionary Biology的一篇文章中,利用蚊子的6個(ge) 基因和80個(ge) 形態學特征對25個(ge) 屬的蚊子進行進化分析,得出結論,在三疊紀時進化出了家蚊亞(ya) 科和瘧蚊亞(ya) 科,在侏羅紀瘧蚊亞(ya) 科又分化出了瘧蚊和伊蚊。

中生代蚊子演化史(Reidenbach et al., 2009)

吸血鬼昆蟲的誕生

蚊子雖然誕生於(yu) 2億(yi) 多年前的三疊紀,早期也隻是同其他昆蟲一樣,靠吸食植物汁液乃至動物糞便為(wei) 生,還沒有開始靠血液來加快繁殖進度。對於(yu) 何時開始嗜血,這一科學問題仍在激烈探討中。目前主流觀點認為(wei) ,蚊子開始吸血始於(yu) 侏羅紀,但是缺少足夠的化石證據。蚊子開始吸血,或許和哺乳動物的出現有聯係,哺乳動物推測最早出現於(yu) 侏羅紀時期。

佛羅裏達州名為(wei) OX5034的轉基因蚊子,通過繁殖消滅雌蚊(FOX新聞)

幾年前,南京古生物所張海春研究員研究團隊在內(nei) 蒙古赤峰地區侏羅係地層中發現了一類怪異的昆蟲化石,鑒定為(wei) 雙翅目偽(wei) 鷸虻科的幼蟲,並命名為(wei) “侏羅奇異蟲”。研究發現,這類幼蟲的頭部很小,口器為(wei) 刺吸式,其大鄂為(wei) 鉤狀,大鄂中部有縱向凹槽,猜測用於(yu) 吸食寄主的血液或其它體(ti) 液。這一重大成果發表在eLife上。在此之前,Vladimir Blagoderov在三疊紀地層中也發現了一種雙翅目Culicomorphan,同樣具有用於(yu) 吸血結構的口器,這類昆蟲最早出現於(yu) 早侏羅世,最終演化成熟可能在中侏羅世。

侏羅奇異蟲化石及複原圖(Chen et al., 2014)

Culicomorphan化石及複原圖(Blagoderov et al., 2007)

而出現在《侏羅紀公園》裏琥珀的蚊子,劇中說是來自白堊紀多米尼亞(ya) 的琥珀中蚊子化石,其實裏麵的是一隻雄性巨蚊,並不具備吸血能力,也並不產(chan) 於(yu) 該地。到了侏羅紀-白堊紀,蟲珀中常見有大量的蚊子化石,多產(chan) 於(yu) 緬甸等盛產(chan) 琥珀的國家。據說最早的琥珀蚊子化石證據被發現於(yu) 美國蒙大拿州,距今1.7億(yi) 年前的侏羅紀。

琥珀蚊子(維基百科)

關(guan) 於(yu) 蚊子的一係列問題

蚊子的滅絕會(hui) 引起生態問題嗎?

雖說蚊子的進化路程坎坷,為(wei) 了生存窮盡方法,但還是不加憐憫地說,消滅蚊子一直是人類需要做的事。雖然蚊子生態位的消失會(hui) 使得部分捕食蚊子的動物數量降低,但卻沒有隻以蚊子作為(wei) 食物來源的動物,或隻以蚊子作為(wei) 傳(chuan) 粉媒介的植物存在。簡而言之,蚊子沒有真正控製任何種群。蚊子消失後,很快就會(hui) 有其他生物補充生態鏈。“沒有蚊子的世界將會(hui) 對我們(men) 更安全”,來自巴西聖卡塔琳娜聯邦大學的醫學昆蟲學者卡洛斯·布裏索拉·馬孔德斯說,“蚊子的消失對於(yu) 人類而言影響重大。”但是,僅(jin) 針對一種物種的滅絕行為(wei) 卻很難實現,英國帝國理工學院正進行一項破壞蚊蟲X染色體(ti) DNA的研究,使它們(men) 隻產(chan) 生雄性個(ge) 體(ti) 。

如何在夏天規避蚊子?

蚊子對溫度和氣味的敏感程度甚至超過機器的檢測能力,其兼具紅外和化學感受器。蚊子喜歡體(ti) 溫高、CO2濃度高的個(ge) 體(ti) 下手。所以基礎代謝率高的人往往更容易受到青睞,例如正在運動的人、孩童、孕婦等,喝酒也會(hui) 大幅增加被咬幾率。身著深色衣服時,有利於(yu) 幫助蚊子遮蔽光線,也更容易受到叮咬。蚊子本來就以植物汁液為(wei) 食,所以含有硬脂酸的香水、化妝品等都會(hui) 吸引蚊子。另外,受虐原蟲感染的蚊子會(hui) 受真菌吸引,更喜歡叮咬腳臭的人,所以勤洗腳也是防蚊措施!

O型血更招蚊子?

這個(ge) 傳(chuan) 言是錯誤的。這一說法源於(yu) 上世紀70年代的實驗,但這個(ge) 實驗並沒有很好地控製變量,後來被許多實驗推翻。蚊子更喜歡代謝率高的人。所以心靜自然涼的同時還能防蚊。

冬天蚊子去哪了?蚊子壽命有多少?

越冬是蚊對氣候季節性變化而產(chan) 生的一種生理適應現象。當溫度低於(yu) 10度左右的時候,雌蚊卵巢就停止發育,脂肪體(ti) 增大,隱匿於(yu) 陰暗的角落,不吃不動,在新陳代謝率最低的情況下挺過寒冬。而在熱帶和亞(ya) 熱帶地區,蚊子沒有越冬的情況發生。

蚊子雖然繁殖速度快,但壽命也短。雄蚊在交配後7~10天內(nei) 死亡。雌蚊壽命可以到2個(ge) 月,越冬時間會(hui) 延長。

(Joseph Laney繪製)

夏日臨(lin) 近,蚊蟲叮咬在所難免,常備一些驅蚊手段是非常有必要的。瘙癢並不可怕,可怕的是蚊蟲帶來的一係列傳(chuan) 染病。除了蚊蟲以外,嗜血的昆蟲還有許多許多,處處威脅著我們(men) 的健康,在家時多注意家庭衛生,減少陰暗濕冷的角落。

願大家都不是被蚊子相中的那個(ge) 人~

參考資料:

維基百科:蚊

維基百科:雙翅目

侏羅紀的水生“吸血鬼”——奇異蟲----中國科學院南京地質古生物研究所 https://www.nigpas.cas.cn/xwzx/kyjz/201406/t20140630_4145978.html

夏日撩蚊指南——搜狐https://www.sohu.com/a/315276647_100040436

Blagoderov V , Grimaldi D A , Fraser N C . How time flies for flies : diverse Diptera from the Triassic of Virginia and early radiation of the order ; American Museum novitates, no. 3572[J]. American Museum Novitates, 2007, 3572(3572):1-39.

Reidenbach K R , Cook S , Bertone M A , et al. Phylogenetic analysis and temporal diversification of mosquitoes (Diptera: Culicidae) based on nuclear genes and morphology[J]. BMC Evolutionary Biology, 2009, 9(1):298.

Schmidt A R , Jancke S , Lindquist E E , et al. Arthropods in amber from the Triassic Period[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012, 109(37):14796-801.

Chen J , Wang B , Engel M S , et al. Extreme adaptations for aquatic ectoparasitism in a Jurassic fly larva[J]. eLife,3,(2014-05-14), 2014, 3(3):e02844.


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