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揭曉蚊子世界秘密:少數(shù)蚊子吸血,多數(shù)是“夜間授粉工”

2021/8/26 10:06:55 來源:新浪科技 作者:葉傾城 責(zé)編:騎士

美國東部森林中潛伏著一種巨型蚊子,它使得其他 3570 種“親戚”相形見絀,白天的時(shí)候,它積極尋找食物,長腿穿梭在樹林之間發(fā)生嗡嗡的響聲,當(dāng)它的觸須感知并鎖定目標(biāo)時(shí),會(huì)伸出長而彎曲的喙,插入花朵柔軟的中心區(qū)域,吮吸甜美的花蜜。

▲ 蚊子不僅僅是吸血的威脅。它們還為花朵授粉,有復(fù)雜的性生活,吞食其他攜帶疾病的蚊子

是的,你沒看錯(cuò),這種巨型蚊子不吸人血,也不吸食其他動(dòng)物的血液。由于它們以植物為食,這種被稱為“象蚊”的蚊子通常不會(huì)引起人們的注意,相反,我們所擔(dān)心的吸血蚊子物種僅占種群的 3%,正是這 3% 的蚊子品種會(huì)讓人們感染人畜共患疾病,例如瘧疾、登革熱和寨卡病毒等等。毫無疑問,我們對(duì)這些吸血蚊子的憤怒是有理由的,對(duì)于人類而言,蚊子是地球上最致命的生物之一,但這僅針對(duì)于吸血蚊子,像前面描述的長腿、吸食花蜜的象蚊是眾多對(duì)人類有利而無害的物種之一。

除了大約 100 種通常會(huì)將疾病傳播給人類的蚊子物種之外,還有數(shù)千種具有獨(dú)特行為方式以及美麗身體的蚊子,但人類似乎忽略了它們的存在,仍然不加區(qū)分地消滅著蚊子。對(duì)于那些捕食危險(xiǎn)物種幼蟲的彩虹色蚊子、夜間對(duì)花朵授粉的蚊子、以及冒著生命危險(xiǎn)保護(hù)幼卵不被傷害的蚊子,我們都應(yīng)該清除并滅絕它們嗎?

我們一直嚴(yán)重低估了蚊子種類的多樣性,其實(shí)我們所到之處發(fā)現(xiàn)蚊子新物種數(shù)量是驚人、超乎預(yù)期的。

作為史密森尼國家蚊子收藏館負(fù)責(zé)人,伊馮獲得了全球最全面、最廣泛的蚊子物種數(shù)據(jù)信息,今年,她與合著作者理查德?威爾克森和已故的丹尼爾?斯特里克曼共同完成了一本新書《蚊子世界》,這份 1300 頁手冊(cè)綱要類型的書籍強(qiáng)調(diào)了蚊子物種的多樣性,不僅有人類害怕的吸血蚊子,還有大量對(duì)人類無害的蚊子。通過這項(xiàng)全面調(diào)查分析,將擴(kuò)大我們對(duì)蚊子物種的全面認(rèn)知,這種世界上最令人討厭的昆蟲其實(shí)具有意想不到的美麗、益處和多樣性。

▲ 象蚊是你絕對(duì)想不到的蚊子物種。體型又大又漂亮,它們從不吸食人類的血液,它們的幼蟲會(huì)捕食其他危險(xiǎn)物種

絢麗外表的蚊子

當(dāng)象蚊嗡嗡地從一朵花飛到另一朵時(shí),其身體上寶藍(lán)色和銀色條紋在陽光下閃閃發(fā)光,覆蓋背部和腿部的明亮鱗片,表明在漫長的生物進(jìn)化史中,蚊子的身體進(jìn)化形成了多種顏色。一些物種是通過身體匹配自然顏色來與周圍環(huán)境融合一體,而另一些物種則以閃閃發(fā)光的體色脫穎而出,通常它們擁有彩虹色、紫羅蘭色、金色、綠色、明亮啞光橙色和黑白圓點(diǎn)。其他種類的蚊子,例如:虎蚊,身體上長著囚服條紋色,人們認(rèn)為這種獨(dú)特條紋會(huì)讓捕食者和寄主從視覺上很難鎖定其外形大小,從而起到一種迷惑效應(yīng)。

除了亞洲虎蚊之外(該物種至少攜帶 25 種病原體),大多數(shù)危險(xiǎn)的蚊子物種看上去就像一個(gè)“棕色斑點(diǎn)”。

對(duì)人類構(gòu)成健康威脅的通常是那些顏色單調(diào)的蚊子。史密森尼國家蚊子收藏館保存著 170 多萬只蚊子標(biāo)本,多年以來,伊馮作為該收藏館館長一直致力于網(wǎng)絡(luò)蚊子數(shù)據(jù)庫收集整理,輸入所有已知蚊子物種的特征描述、關(guān)聯(lián)疾病和基因標(biāo)識(shí)。

▲ 昆蟲種類繁多,蚊子也不例外。它們擁有各種各樣的形狀、顏色和大小,它們擁有不同的性交配方式

在“棕色斑點(diǎn)”蚊子群中會(huì)散布著幾十種彩色蚊子,伊馮將體色鮮艷的煞蚊稱為“蚊子世界中的好萊塢歌舞女郎”。

在煞蚊種類中有一種非常奇特的物種,它被稱為 Sabethes cyaneus,從頭至腳都被紫羅蘭和藍(lán)色覆蓋著,雄性和雌性的第二對(duì)腿上都長著細(xì)長羽毛狀鱗片,這讓人們聯(lián)想到牛仔穿的流蘇靴,類似這樣的裝飾結(jié)構(gòu)使研究人員感到困惑。

為什么它們會(huì)長有這些腳槳,并沒有直接理由可以進(jìn)行解釋,這些蚊子在熱帶叢林中飛行,這些流蘇狀腳槳不太符合空氣動(dòng)力學(xué)原理,這似乎不是它的一個(gè)優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)。

1990 年,科學(xué)家進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)揭曉了其中的謎團(tuán),他們將 Sabethes cyaneus 腿部類似流蘇的腿毛剪去,發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)在配偶識(shí)別過程中起著關(guān)鍵作用。雌蚊對(duì)于雄蚊是否長有腿部流蘇并不在意,但雌蚊如果沒有的話,雄蚊將拒絕與它們發(fā)生交配,似乎該物種的交配過程更加復(fù)雜。

尋找配偶

溫暖晴朗的天氣有利于蚊子繁殖,這就是為什么到了夏季我們會(huì)飽受蚊子的困擾,人們可能不會(huì)想到蚊子交配過程會(huì)特別復(fù)雜,說實(shí)話,大多數(shù)物種的交配過程都時(shí)間短暫,但也有一些特殊的物種,雄性需要表演舞蹈、特殊姿勢(shì),才能引起雌性關(guān)注,它們交配之前的表演是一部很好的“愛情小說”。

雖然蚊子翅膀發(fā)出高音嗡嗡聲會(huì)讓我們多數(shù)人感到焦慮不安,但對(duì)于象蚊而言,這就是在唱“情歌”。雄蚊和雌蚊的嗡嗡聲能在幾秒內(nèi)完美同步,它們通過翅膀拍動(dòng)頻率與未來配偶進(jìn)行匹配,和諧匹配的飛行頻率可能會(huì)使蚊子在空中交配更容易,盡管這個(gè)說法還需要進(jìn)行更多的研究才能確定。

▲ Sabethes cyaneus 被稱為蚊子世界的極樂鳥,表演一種復(fù)雜的舞蹈來吸引配偶

對(duì)于 Sabethes cyaneus 而言,伴侶翅膀拍打的技巧并不重要,只要它們?cè)诮慌渲皶?huì)“跳舞”就行,當(dāng)它們決定發(fā)生交配,其交配過程就像它們的體毛結(jié)構(gòu)那樣復(fù)雜,而且?guī)缀蹩偸堑箲抑眢w發(fā)生交配。

雄蚊會(huì)將交配地點(diǎn)選擇在小樹枝下,開始向附近雌蚊擺動(dòng)長有羽毛的腿部,如果雌蚊沒有飛離或者用后腿踢它,雄蚊拍打頻率就會(huì)更快,然后彎曲站立的腿部,用喙部數(shù)次輕輕觸動(dòng)雌蚊。如果倒懸身體和跳舞還不夠有趣,還有一些長著巨大毛茸茸觸須的雄蚊,還能嗅出遠(yuǎn)處的雌蚊。

而其他蚊子物種的交配方式則不大相同,它們形成密集群體,在飛行下降時(shí)進(jìn)行交配。新西蘭 Opifex 屬雄蚊經(jīng)常在池塘周圍飛行,守衛(wèi)和照顧成長中的幼蟲,它們等待成年雌蚊受孕,直至幼蟲孵化出來。

“微型直升機(jī)媽媽”

在森林中,樹干上的小洞是蚊子幼蟲年復(fù)一年生長的可靠水源,但蚊子會(huì)將它們的卵產(chǎn)在任何可能找到的水池中,人們可以在蟹洞、竹節(jié)和雨水溝中找到蚊子卵,雨水會(huì)涌入森林地面的棕櫚葉、果殼和卷曲樹葉的隆起處,岡比亞按蚊是非洲瘧疾的主要傳播媒介,它們通常會(huì)在泥濘的動(dòng)物蹄印中產(chǎn)卵繁殖。

當(dāng)雌性象蚊準(zhǔn)備產(chǎn)卵時(shí),它會(huì)找到一個(gè)樹洞來存放卵,當(dāng)它在樹洞外盤旋飛行時(shí),卵從腹部一個(gè)接一個(gè)地排入樹洞中的水里,這種彈射卵的行為可能是為了保護(hù)幼蟲不遭受捕食者的傷害,也可能是為了躲避那些已經(jīng)占領(lǐng)水池的其他狡猾蚊子?jì)寢尅?/p>

一旦蚊子?jì)寢寣⒙褟椛渚蜁?huì)飛走,根本不考慮它們孩子未來的成長,這種行為在蚊子世界中很普遍,來自蚊子的母性關(guān)愛非常罕見,但這也并非絕對(duì)現(xiàn)象,至少有一種蚊子具有“母性關(guān)愛”,這種蚊子命為毛唇蚊,學(xué)名 Trichoprosopon digitatum。

▲ 這只嘴唇多毛的蚊子在同類中很少見,事實(shí)證明蚊子也是具有母愛的,它小心翼翼地保護(hù)自己的卵不被雨滴、捕食者和碎片的損害,直到孵化

毛唇蚊卵有時(shí)會(huì)漂浮在猴子殘留的果皮包裹的雨水中,這些蚊子卵很容易被雨滴濺到地面上,或者在果皮中的水溢出時(shí)被移走,雌性毛唇蚊會(huì)悉心保護(hù)自己的卵,盤旋在卵的上方位置,無所畏懼地保護(hù)著它們,一直到幼蟲孵化,避免其他昆蟲、水和碎片對(duì)蚊子卵造成傷害。

如果我們到巴西收集毛唇蚊成年蟲,會(huì)發(fā)現(xiàn)雌蚊并不想離開自己的卵,它本可以輕易地飛走逃離捕捉,但它們?nèi)赃x擇留在原地,試著保護(hù)自己的卵。如果不將蚊子擬人化 —— 賦予它們類似人類的特質(zhì),就很難描述這種行為,毛唇蚊給我們留下了深刻印象:它們能意識(shí)到后代面臨的潛在風(fēng)險(xiǎn),會(huì)盡全力保護(hù),甚至不顧自己的安危。

雖然毛唇蚊的行為可能純粹出于生物繁殖的本能,而不是溫柔的母愛,但在蚊子和蒼蠅中,母愛是一種罕見的特征,蚊子行為的復(fù)雜性再也不會(huì)讓我們感到驚訝,它們做了很多奇怪和瘋狂的事情。

有目的的進(jìn)食

當(dāng)象蚊卵孵化時(shí),它們的幼蟲比大多數(shù)蚊子幼蟲體型更大,幾乎有鉛筆那么粗。大多數(shù)幼蟲在水中過濾藻類、碎屑和其他微生物,但象蚊幼蟲是多刺、瘋狂進(jìn)食的“獵手”。對(duì)于我們而言幸運(yùn)的是,象蚊幼蟲很容易吃掉處于蠕動(dòng)狀態(tài)的其他蚊子幼蟲,在美國、越南、烏干達(dá)、薩摩亞等地區(qū),象蚊能作為一種生物控制方法,有效地用于控制疾病媒介傳播的其他蚊子繁衍。

▲ 象蚊幼蟲(暗紅色)很容易以驚人的速度吃掉其他蚊子的幼蟲(棕褐色,圖片底部)。人們故意將它們釋放到稻田和其他繁殖地,以控制攜帶瘧疾的蚊子數(shù)量

人們將這些最兇猛的“幼蟲獵手”放入稻田中,用于消滅叮咬人類的蚊子幼蟲,這種獵手體型較大,能消滅多數(shù)叮咬人類的蚊子幼蟲,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),一只象蚊幼蟲平均每天可吞食 30-40 只其他蚊子幼蟲,幼年時(shí)期的暴食習(xí)性提供了充足的蛋白質(zhì),可維持整個(gè)成年期生長,所以它們不需要吸食其他動(dòng)物的血液來產(chǎn)下健康的卵。

這樣的“有益蚊子”品種有幾十種,例如:象蚊和它的近親物種,成年后從不吸血。事實(shí)上,人類并非蚊子的主要叮咬對(duì)象,它們還會(huì)吸食其他動(dòng)物的血液,例如:青蛙、鱷魚、蚯蚓、犰狳、海牛,甚至還有彈涂魚。

近期科學(xué)家對(duì)蚊子化石的研究表明,這些昆蟲最初是爬行動(dòng)物,主要吸食恐龍的血液,現(xiàn)今在多數(shù)情況下,人類并非是蚊子叮咬的首選目標(biāo),只是人類碰巧經(jīng)過蚊蟲的聚集區(qū)域。造成蚊子吸食人類血液的原因與人類活動(dòng)密切相關(guān),在人類進(jìn)化演變歷程中,現(xiàn)代人類在自然界脫穎而出,掌握并使用多種工具后,便開始過度捕殺會(huì)吞食蚊蟲的動(dòng)物,最終使得蚊子別無選擇,只能吮吸人類的血液。

蚊子愛喝的是什么味兒?

其實(shí)血液并不是蚊子唯一的飲品。在野外,不管雄蚊子還是雌蚊子,它們都會(huì)吸食含糖的液體(比如花蜜),以獲取日常所需的能量。但對(duì)于雌蚊子來說,血液中的蛋白質(zhì)可以給它們提供產(chǎn)卵所需的營養(yǎng),也就難怪我們的血液上了很多雌蚊子的“必喝榜”。

糟糕的是,蚊子在吸血的同時(shí)還會(huì)傳播很多疾病,每年導(dǎo)致的死亡人數(shù)多達(dá)百萬。為了控制蚊子傳播的疾病,讓蚊子少吸血、不吸血,科學(xué)家們想了很多辦法。一個(gè)研究小組為了讓蚊子少吸血,還嘗試過給蚊子喂減肥藥……

為了了解蚊子對(duì)血液的特殊味覺,研究人員給雌性埃及伊蚊(Aedes aegypti,也是傳播不少疾病的罪魁禍?zhǔn)祝?zhǔn)備了花蜜和血液,觀察它們?cè)诤冗@兩種飲料時(shí)有什么不同。

在論文中,研究人員介紹,雌蚊子在吸蜜和吸血時(shí)有不同的喝法。簡單來說,當(dāng)它們吸蜜時(shí),主要靠下唇(labium)檢測(cè)糖分;而在吸血時(shí),則收縮下唇,露出針管一般的口針(stylet),用它刺穿皮膚,直接接觸血液。

接下來,研究人員開始為蚊子調(diào)配飲料,看看里面加些什么配料時(shí)會(huì)誘使雌蚊子伸出口針,進(jìn)入吸血模式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,至少需要以下四種物質(zhì):葡萄糖,氯化鈉(鹽),碳酸氫鈉(產(chǎn)生二氧化碳),以及三磷酸腺苷(ATP)—— 為細(xì)胞提供能量的化合物。

為了確認(rèn) ATP 是什么味兒,研究人員還調(diào)了一點(diǎn) ATP 溶液親自嘗了嘗,這東西根本沒味道。ATP 是一種神秘的特殊物質(zhì),人類完全嘗不出它的味道。但對(duì)蚊子來說,它肯定是很刺激很美味的。

研究人員采用一種叫作 BiteOscope(咬鏡)的特殊成像設(shè)備來觀察蚊子怎么“喝飲料”,人的味蕾上分布著不同的受體,區(qū)分不同的味道,那么蚊子的口針是怎么嘗出這四種物質(zhì)的呢?于是,研究人員進(jìn)一步詳細(xì)分析了蚊子的口針。

利用基因改造的蚊子,并結(jié)合鈣成像技術(shù)檢測(cè)神經(jīng)元活性,研究人員在蚊子的口針中成功地識(shí)別出了對(duì)血液成分敏感的四種神經(jīng)元。

▲ 蚊子經(jīng)常從一個(gè)以上的宿主物種吸血,使它們成為人畜共患病的極好媒介。它們通常以爬行動(dòng)物(右下)、兩棲動(dòng)物(中)和哺乳動(dòng)物(左)為食,但也有一些以蠕蟲(右上)甚至魚類為食

那么總結(jié)起來,蚊子愛喝的這口血對(duì)于它們來說到底算什么滋味呢?只能說接近于有點(diǎn)咸又有點(diǎn)甜,但人類沒有同樣的味覺體驗(yàn),這有點(diǎn)像試圖描述蜜蜂眼中的花朵是什么顏色,它們能看到我們?nèi)搜劭床坏降淖贤饩€,而雌蚊子能品嘗出我們嘗不出的味道來。

當(dāng)蚊子不吸血獲得蛋白質(zhì)時(shí),它們從花蜜、樹液和果汁中獲取能量,然而,馬來亞屬蚊子,它們攝入的糖分來自其他昆蟲,它們會(huì)用自己的觸須和短喙撫摸螞蟻和蚜蟲的面部,使螞蟻和蚜蟲從嘴里反芻一種叫做蜜露的甜液體。

這些蚊子可能是在模仿饑餓的螞蟻,使用模擬同類的方法,向它們索要蜜露,還與螞蟻“親密接觸”,最終螞蟻的防御警惕徹底崩潰。其實(shí)所有蚊子都依賴含糖植物液體作為它們的主要食物,而這種與植物的緊密關(guān)系可能比我們意識(shí)到的更加重要。

“夜班模式”

由于蚊子的吸血傾向,使得人們對(duì)它們的授粉職責(zé)高度忽視,其中存在著很大的偏見,因?yàn)楹苌儆腥嗽谔旌谥笥^賞花卉,白天我們很少會(huì)看到蚊子盤旋在花朵之間,但在夜間實(shí)驗(yàn)中,會(huì)發(fā)現(xiàn)花朵上盤旋著大量的蚊子,它們是“夜班授粉工”。

蚊子作為植物的授粉者,人們對(duì)它們?cè)L問過哪些植物,以及它們與蜜蜂、蝴蝶和甲蟲傳播花粉的效率差別卻知之甚少。通過夜間花卉阻斷實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)禁止夜間授粉昆蟲訪問花卉,那么這些花卉就會(huì)出現(xiàn)授粉失敗,同時(shí),與白天花卉阻斷實(shí)驗(yàn)相比,白天昆蟲授粉效率更低。

基于這一點(diǎn)以及夜間花卉上發(fā)現(xiàn)蚊子數(shù)量較多,表明像蚊子這樣的夜間授粉者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)很大,可能與我們?cè)诎滋炜吹降氖煜な诜壅咭粯又匾?。然而,蚊子在物種識(shí)別方面還有很長的路要走,即使在科學(xué)界,它們也經(jīng)常被排除在傳粉昆蟲之外,蚊子不僅被嚴(yán)重低估,甚至研究人員很少從事蚊子傳粉相關(guān)的研究。幾乎沒有人,即使是昆蟲學(xué)家,希望在花朵上看到蚊子,因?yàn)槿藗儗?duì)蚊子的吸血習(xí)性十分痛恨。

▲ 像花蜜這樣的含糖植物液體是所有蚊子的主要食物來源。很少有人知道它們會(huì)給哪些植物授粉,因?yàn)樗鼈兘?jīng)常在晚上拜訪花朵,比如這朵芒果花

蚊子存在于每一個(gè)生態(tài)圈中,它們與無數(shù)植物、動(dòng)物、微生物和病原體錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起,然而我們對(duì)它們的認(rèn)知仍局限于它們對(duì)人類的叮咬和攜帶的病毒。

如果僅憑它們對(duì)人類的巨大影響就能說明它們與其他物種之間的關(guān)系,那么我們就有必要將更多精力放在了解它們所處環(huán)境的背景之下。我們還需要洞察更多的蚊子習(xí)性,人們經(jīng)常認(rèn)為我們現(xiàn)已解決了蚊子的問題,但事實(shí)上我們還遠(yuǎn)沒有完成。

那些不太為人所知的蚊子,擁有鮮艷的顏色、奇特的交配方式和多樣性宿主,反映了蚊子物種的多樣性,一旦人們深入觀察,就很難忽視這種多樣性,只要我們正確認(rèn)識(shí)蚊子對(duì)人類所做的貢獻(xiàn),將會(huì)有更多的人來拯救它們。

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