The following article is from 格致论道讲坛 Author 赵志磊

哪怕是一只小小的特别讨人厌的蚊子，也有拼尽全力想要完成的事情，我想这也是自然界如此奥妙的一个体现，是生物学研究者孜孜不倦做研究的一个重要原因。

赵志磊 · 中国科学院动物研究所研究员

格致校园第 64 期 | 2026 年 6 月 2 日 北京

大家好，我叫赵志磊，来自中国科学院动物研究所。今天非常高兴有机会跟大家分享我正在做的研究。

不请自来的 " 朋友 "

正值暑假，大家是不是都在各地旅游了？无论你去哪，都有一群不请自来、如影随形的 " 朋友 "，那便是蚊子。

蚊子在我国分布范围广泛。如下图所示，颜色越红的区域表示蚊子越多。大家看这幅图时是不是以为去到西藏就没有蚊子了？那就错了。因为研究者在统计这幅图时，没有纳入西藏的数据。实际上，西藏也有很多蚊子。所以在我国，无论你去到哪，都逃不开蚊子的叮咬。

蚊子叮咬不仅是偷了你的一滴血这么简单，它还会附赠一个你特别不想要的大礼包，那就是各种各样的疾病。我们日常生活中常见的 3 种蚊子，伊蚊、疟蚊和库蚊，都会给人传播疾病。

左：伊蚊，传播登革热、黄热病、寨卡等

中：疟蚊，传播疟疾

右：库蚊，传播西尼罗脑炎等

我们今天要讲的主角伊蚊，也就是我们平常所说的花蚊子，它会传播登革热、基孔肯雅热、寨卡这样可怕的疾病。

如果我问大家世界上最可怕的动物是什么，很多人并不认为是蚊子。但统计数据显示，蚊子已经成为世界上致死率最高的一种动物。它每年会导致 70 多万人死亡，堪称世界上最可怕的一种动物。

全世界每年因某类动物去世的人数

在中国，蚊子传播的诸如登革热、基孔肯雅热等疾病多次暴发，因此针对蚊子的研究特别重要。

大概 10 年前，我本科毕业要去美国攻读博士时，认识到了蚊子的重要性，所以我选择将蚊子研究作为我的博士课题。一晃已经过去 10 年了，我可以特别负责任地告诉大家，研究蚊子不仅特别重要，而且也特别有趣。所以我今天要给大家讲两个我正在研究的有趣课题。

雌蚊闻香识人

首先要讲的第一个课题是，大家都知道蚊子会吸血，但并不是所有人都知道蚊子分雌雄。只有雌蚊会吸血，它吸血并不是因为它很坏，而是因为它要产卵，它需要通过吸血来获取血液中的蛋白质。

这就带来了一个问题，蚊子是怎么知道人在哪的呢？大家有想过这个问题吗？

很久之前大家就已经知道人体会散发气味，这种气味会招引蚊子过来。可能在几米甚至十几米的范围内，蚊子就可以闻到人的气味，然后循着气味找到人。

但可能很多人不知道的是，有几种蚊子是专门咬人的，包括我们研究的埃及伊蚊，它特别喜欢人的气味。

在这个实验中，我们在一个大箱子里放了 50 到 100 只埃及伊蚊的雌蚊，它们特别想吸血。左下角我们给它们两种气味，左边是人的气味，右边是动物的气味。我们让蚊子来选，看它们能不能区分这两种气味。

大家看这个视频，对于埃及伊蚊来说，它可以在几分钟的时间内就非常准确地区分人和动物的气味，而且尤其喜欢人的气味。大家一直没有弄清楚蚊子是怎么区分人和动物的。我们来做一个非常简单的假设：是不是人的气味里面有一些动物没有的独特气味分子，而蚊子就是通过这种气味分子来找到人的？

为了回答这个问题，我们需要采集人和动物的气味。怎么采集呢？我们使用了一种工具——多聚物的采样管。当气味通过这根管子时，气味分子就会被吸附下来，这样就完成了采集。

多聚物采样管

照片里展示的是我当时的导师琳迪，她正在被采集气味。为了采集气味，我们需要 3 天不洗澡，以便把气味附集起来。在采集气味时，我们要把衣服脱光，因为衣服上也有可能残留各种各样的化学气味。然后要在一个干净的密封塑料袋里待两个小时，这样我们就能采集足够多的气味来做进一步的分析。

运用相同的方法，我们也可以采集很多小动物的气味，比如下图的小松鼠。有了这些气味之后，我们就可以进行直观的比较。结果我们发现，并没有找到哪一种气味分子是人特有的。

在下图中，每一个竖条表示一个样品，左边的样品是人，右边的样品是其他的动物或植物，不同的颜色表示不同的气味分子。大家可以看到，人里面有的颜色，在动物里面也基本都有，只是它的长度不太一样。经过仔细的分析，我们没有找到哪一种气味分子是人特有的。

气味组分定量分析

这就说明，蚊子不能通过人体里某一种特定的气味分子来区分人和动物。那么它具体是通过什么办法来区分的呢？

为了回答这个问题，我们需要回到蚊子本身，从生物学的角度去研究蚊子的神经系统。我们遇到的第一个问题是怎么在实验室里养蚊子？毕竟不能每天都跑去外面捉蚊子，而且只有夏天才有蚊子，冬天就没法研究了。

蚊子的幼虫孑孓是生活在水里的，我们只需要给它投喂鱼食就可以了。雄蚊也好办，它在野外是采食花蜜的，在实验室里面我们只需要用糖水来代替。

左图为幼虫孑孓，右图为雄蚊

真正难办的是雌蚊，我刚刚讲到雌蚊需要产卵、需要吸血，我们怎么来给它喂血呢？

科学家们想出了各种各样的方法，其中一种主要的方法是人工喂血。我们需要去买血包，比如兔子的血或者羊血，然后把血包放到一个小的容器里，上面覆盖一层薄膜，这样就可以模拟人的皮肤，蚊子便会透过这层薄膜来吸血，这就是人工喂血。

这种方法的好处在于我们可以直接采买血包，但蚊子也很聪明，它知道这是一个人工的东西，不是自然状态下的。所以用这种方法来喂蚊子，效率是比较低的。

其实我们还有更简单直接的方法，就是用我们自己的手。大家可以看到我手上还有些小包，就是因为我几周前刚刚喂过蚊子。

这种方法最大的好处就是简单、直接、高效，我们有一笼 500 只的蚊子，你的手放进去可能只需要 10 分钟，所有的蚊子就吸饱血了。但它最大的缺点就是，喂完血之后手上会起很多包。

这里我要强调的是，这种方法并不会给我们传播病毒，因为病毒不会在蚊子之间垂直传播。也就是说假设蚊子妈妈有病毒，它也不会传播给它的小孩。我们实验室里研究的蚊子都是特别干净、不携带病毒的，所以这种喂血的方法也是安全的。

在实验室里，我们会根据需求和紧迫度的不同，灵活采用这两种方法。在实验室里成功养蚊子后，我们就可以深入地研究它的嗅觉神经系统，也就是它是怎么来感受气味的。

首先，蚊子的嗅觉特别敏锐。大家可以看到它长长的触角上布满了各种各样的嗅觉感受神经元，每一个神经元就像一个小的探测器一样，当这种气味分子到达触角时，这个探测器就会激活，信息也随之传播到蚊子的大脑。

蚊子也是有脑子的，而且还特别好看。经过染色后，蚊子的脑子中央有一块脑区，叫做初级嗅觉脑区。这块脑区是由一个个绿色的小球构成的，这些小球叫做嗅小球，它是这个脑区的一个功能单位。就像电视机里面有不同的频道，每一个嗅小球就是一个信号通道，传播不一样的信息。

我们想要弄清楚的核心问题是，蚊子是怎么区分人和动物的气味的？我们计划做一个听上去特别疯狂的实验，就是给小小的蚊子做开颅手术，直接观察它在闻到人和动物的气味时，脑子里面到底是怎么想的。听上去特别不可思议对吧，蚊子那么小，怎么来给它做开颅手术呢？

首先，我们需要给它脑子标上荧光，让它的脑子在显微镜下是发光的。我们成功地使用了基因编辑的方法，让它的初级嗅觉脑区可以发荧光。有了这种带荧光的蚊子之后，我们就给它做开颅手术，在它的头上打开一个小的窗口，这样我们就可以直接看到它的初级嗅觉脑区。

左图为没有标记的蚊脑，右图为标记多个嗅小球的蚊脑

然后我们把这个蚊子固定在双光子显微镜下面，在一端给它通各种气味，比如人或者动物的气味。我们在显微镜下实时观察它的大脑活动，以便于在人和动物之间做比较。

我们发现一个特别有趣的事情，当蚊子闻到人的气味时，它的初级嗅觉脑区里面会有一个嗅小球。也就是说，上面这一排绿色标记的嗅小球只被人的气味激活，不被动物或者植物的气味激活。而下面这一排绿色标记的嗅小球很少被激活，除了左下角有一个小的例外，就是那条狗狗，它的气味也会少量地激活这个绿色的嗅小球。我们推测可能是因为狗狗经常和人生活在一起，所以它沾染了一些人的气味。总体来看，通过这个特殊的嗅小球，就可以很好地区分人或者动物的气味。

通过进一步研究，我们发现这个对人敏感的嗅小球能探测到一种化学物质，叫做癸醛。那接下来的问题就是嗅小球为什么要探测这个化学物质呢？

如果我们回到最开始提到的气味比较实验，大家可以看到癸醛在动物里面也有，但是它在人里面要更多一点。那为什么人里面更多呢？我们研究发现，人在进化过程中，与我们的近亲黑猩猩相比，人体皮肤上的体毛少很多。因此我们的皮肤就会暴露在阳光下，为了保护自身，皮肤会分泌一种油脂性的物质——皮脂。

人的皮脂有一些特殊的成分，包括这种叫 Sapienic acid（智人酸）的物质，这种酸在人的皮脂里面很多，而在动物里面几乎没有。智人酸会被氧化分解，其中一个产物就是癸醛。这也是为什么人的气味里癸醛很多，而动物里很少。

蚊子特别聪明，它会利用人的气味里癸醛多的特点进行区分。它脑子里的初级嗅觉脑区进化出了一个特殊的嗅小球，专门用来探测癸醛，因此它就可以很好地区分人和动物的气味。这也就是我标题里面所说的 " 雌蚊会闻香识人 "。

雄蚊听声辨爱

蚊子除了咬人，另外一个特别烦人的事情就是它会嗡嗡嗡地叫。它为什么要嗡嗡叫？它的嗡嗡叫有什么生物学功能吗？蚊子的嗡嗡叫并不是像我们说话一样发声，而是通过翅膀振动产生的。

但是大家可能不知道，对于同一物种的蚊子，比如花蚊子的雌蚊和雄蚊，它们翅膀振动的声音是不一样的。雄蚊翅膀振动的频率更高，可以达到每秒 750 次；而雌蚊的要稍微低一点，大约每秒钟 500 次，所以会造成音调上的不同。大家如果仔细听的话，下次蚊子再来叮你时，你就可以非常准确地区分它是一只雌蚊还是雄蚊。

翅膀振动除了帮助飞行外，它发出的声音也非常重要。研究发现，雄蚊在求偶时，就是通过这个声音来找到雌蚊的。大家仔细看这个视频，这是一只雌蚊在飞，后面有一只雄蚊在追它。这个视频是通过高速摄影机拍摄的，是放慢了很多倍的，真实情况下这个过程会非常快。

另外特别有趣的是，在追逐的过程中，竞争是非常激烈的。同一只雌蚊可能有好多只雄蚊在追，谁先追到了，就有了求偶和交配的机会。所以对于雄蚊来说，找到雌蚊非常重要，而它就是通过声音来找雌蚊的。

多只雄蚊参与竞争

我们做了一个实验，把雄蚊的听觉基因给突变后，它听不到声音了，那它就不会再求偶了。通过这个实验我们可以知道，雄蚊的求偶方法就是通过声音，它需要通过雌蚊翅膀振动的声音来找到雌蚊。

失去听觉的雄蚊不再求偶

雄蚊的听觉到底有多敏锐呢？大家也知道，蚊子翅膀振动的声音是比较小的，但雄蚊的听觉特别敏锐，它在 10 米外都可以听到雌蚊翅膀振动的声音。我们感兴趣的问题就是，它到底是怎么做到这个事情的，它的听觉为什么这么敏锐？

上面是雌蚊，下面是雄蚊，大家仔细比较就可以看到一个很大的区别：红色箭头指向的是它们的触角，雄蚊的触角是毛茸茸的，而雌蚊的触角是光溜溜的。雄蚊毛茸茸的触角正是为了辅助它的听觉。

在毛茸茸的触角基部，有两个像轮胎一样的结构，叫做江氏器，其实就是蚊子的耳朵。当我们把江氏器剖开就可以看到，它里面是由一根一根弦构成的，弦的一端固定在江氏器上面，另外一端固定在触角的基部。

大家可以想象，当雌蚊翅膀振动的声音传过来时，雄蚊毛茸茸的触角就开始振动，并且会带动着这些弦开始振动，因此蚊子就听到了声音。这就是蚊子听觉上的基本工作原理。

更让我们惊讶的是它的数量，一只小小的蚊子的听觉感受神经细胞有 15000 多个，而我们人的耳蜗里面的听觉感受神经细胞也才有 15000 多个。这进一步证明了蚊子听觉的重要性。

除了敏锐的听觉，雄蚊还需要解决另外一个更大的问题。

大家想象自己是一只雄蚊，你要去追求一只雌蚊，你听到了从很远位置传来的雌蚊翅膀振动的声音，于是你要起飞了，可一旦起飞，你自己的翅膀也开始振动，而你翅膀振动的声音响度远远高于远方雌蚊翅膀振动的声音。而且你的周围还有一圈竞争者，它们的声音也会干扰你。

所以雄蚊要解决的一个关键问题就是，怎么在这么多干扰的声音里面准确听到雌蚊的声音，从而找到它的位置。说实话这个问题的研究者，包括我们，目前还没有完全得到答案。

但我们有一个重要猜想：当雌蚊的声音和雄蚊自己翅膀振动的声音同时到达触角时，两个声音会发生非线性的相互作用，产生一些失真产物，也就是所谓的 DP（失真产物）。其中一种重要的失真产物是两者频率的差值，即 750 减去 500 等于 250 赫兹。

DP 猜想指的是雄蚊探测的并不是雌蚊的声音，而是这个失真产物。这样做有两个好处，一个是雄蚊可以屏蔽自身的干扰，另一个是它有放大效应。因为这个 DP 产物的响度是正比于雄蚊和雌蚊的声音的，雌蚊的声音比较小，雄蚊的比较响，因此这个 DP 产物就会介于两者之间，从而对雌蚊的声音起到放大作用。

如果 DP 猜想成立的话，那就说明雄蚊特别聪明，它通过检测这个失真产物，不仅屏蔽了其他雄蚊的干扰，还起到了一个放大的作用，更好地来找到雌蚊的位置。

我今天讲了两个小故事。一个是雌蚊要找人吸血，所以它的嗅觉特别敏锐。另外一个是雄蚊要通过听觉来求偶和交配，所以它的听觉特别敏锐。

哪怕是一只小小的特别讨人厌的蚊子，也有拼尽全力想要完成的事情。我想这也是自然界如此奥妙的一个体现，是我们这些生物学研究者孜孜不倦做研究的一个重要原因。最后祝大家在这个夏天少被蚊子咬，也少被蚊子吵。

谢谢大家！

本文经授权转载自格致论道讲坛（ID：SELFtalks）

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