蚊子為什么能準確找到你？掃描電鏡下解析蚊子精密的吸血“器”

隨著(zhù)一年之中氣溫最高的“三伏天"來(lái)臨，“嗡嗡嗡"的蚊子也開(kāi)始活躍，不管是在室內、室外還是植物繁茂的野外，蚊子總能準確地找到我們暴露的皮膚，并狠狠叮上一口。本文介紹掃描電鏡解析蚊子精密的吸血“利器"

Chapter 1 蚊子為什么需要吸血？

其實(shí)雄性蚊子只以植物汁液為食，雌性蚊子才會(huì )需要取食血液以完成生殖營(yíng)養周期，因為血液中包含的蛋白質(zhì)等營(yíng)養物質(zhì)可以幫助雌蚊排卵。

Chapter 2 蚊子如何吸食血液？

蚊子為了吸食血液，進(jìn)化出了一套高度特化的吸血口器，內含 6 根“針"（不吸血時(shí) 6 根“針"由下唇包裹）。6 根針?lè )謩e是：上唇、舌、一對下顎和一對上顎（如圖 1 所示）。

圖1 雌蚊頭部照片，右側為口器展開(kāi)形態(tài)，左側為一對觸角

我們將蚊子標本放到飛納臺式掃描電鏡下觀(guān)察發(fā)現，其下唇較為寬厚，表面覆蓋大量鱗片（見(jiàn)圖2），這也就是我們肉眼觀(guān)察到的蚊子嘴。但在吸血時(shí)，下唇會(huì )彎曲留在皮膚外，內部收束的“針"則會(huì )進(jìn)入皮膚（見(jiàn)圖3）。

圖2：下唇前端掃描電鏡照片，內部包裹的針在前端翹起

圖3：蚊子吸血的照片，下唇彎曲留在皮膚外

我們剛剛說(shuō)到，這個(gè)吸血口器高度特化，6 根“針"分工明確。其中上唇負責吸血，舌負責注射唾液，上顎和下顎負責割開(kāi)我們堅韌的皮膚，為找尋血管探路開(kāi)道。因此上下顎都比較堅韌且前端銳利，下顎長(cháng)有倒鉤，在切割組織時(shí)還起到固定作用（圖4）。

圖4：雌蚊下顎 掃描電鏡圖片，前端長(cháng)有倒鉤

Chapter 3 蚊子是如何準確找到宿主的？

蚊子主要通過(guò)宿主釋放出的氣味、CO、濕度等線(xiàn)索發(fā)現并選擇宿主。氣味線(xiàn)索主要依靠嗅覺(jué)系統感知，觸角是蚊蟲(chóng)最主要的嗅覺(jué)器官，其上生有多種感器，能夠對外界各種刺激產(chǎn)生反應。

瘧疾媒介 - 中華按蚊的觸角感器在飛納電鏡下可以看到其觸角的整體面貌（圖5）以及不同形狀的嗅覺(jué)感器（圖6），此蚊子標本我們觀(guān)察到有 3 種感器，分別為毛形感器、刺形感器、錐形感器。

圖5：雌蚊觸角 掃描電鏡圖

圖6：觀(guān)察到的 3 種感器：毛形感器、錐形感器、刺形感器

毛形感器：蚊蟲(chóng)觸角上數量最多的感器，在追尋宿主和尋找產(chǎn)卵場(chǎng)所等行為有重要作用。

錐形感器：對氨、乳酸和短鏈羧酸等非常敏感，這些是人類(lèi)汗液的主要成分，說(shuō)明錐形感器在追尋宿主行為中有重要作用。如圖 7 所示

圖7 錐形感器，外形較直，形狀如突起釘，表面有凹槽

刺形感器：屬于機械感器，具有感知氣流運動(dòng)的功能。雌蚊可以通過(guò)觸角上的感器，從空氣氣流中嗅聞出人類(lèi)的味道，并逆著(zhù)含有人類(lèi)味道的氣流飛行尋找。

Chapter 4 “嗡嗡嗡"的惱人聲音來(lái)自哪里？

當蚊子終于來(lái)到人類(lèi)附近時(shí)，我們總能聽(tīng)到“嗡嗡嗡"的聲音，可蚊子并沒(méi)有發(fā)聲器官，那這個(gè)惱人的聲音是怎么來(lái)的呢？其實(shí)這個(gè)聲音是由蚊子的翅膀振動(dòng)引起的，翅膀振動(dòng)頻率很快，每秒約 594 次。

蚊子僅有一對翅膀，是一層薄薄的膜，四周分布著(zhù)不同形貌的鱗片（圖8），原有的后翅退化為平衡棒（圖9），幫助飛行時(shí)平衡身體。

圖8：蚊子翅膀掃描電鏡圖，左圖（放大倍數：88X），

右圖（放大倍數：800X）

圖9：蚊子平衡棒（退化的后翅）掃描電鏡圖

Chapter 5 蚊子的眼睛有什么作用？

依靠著(zhù)觸角和翅膀，蚊子能準確找到宿主，但當蚊子遇到天敵或被宿主驅趕時(shí)，復眼作為視覺(jué)器官起到了重要作用。

蚊子有一對幾乎將頭部包裹的復眼，每只復眼由上百個(gè)六邊形的小眼組成，這意味著(zhù)它可以眼觀(guān)六路，敏銳察覺(jué)到宿主的攻擊。如圖 10 和圖 11 所示

圖10：蚊子復眼局部 掃描電鏡圖 (放大倍數：2,000X)

圖11：?jiǎn)蝹€(gè)小眼 掃描電鏡圖 (放大倍數：8,000X)

Chapter 6 蚊子為什么可以立在水上？

當雌蚊吸飽了血液，并成功躲避了宿主追擊，它需要在水面進(jìn)行產(chǎn)卵。蚊子是生物世界里少見(jiàn)的具有水陸“兩棲"功能的昆蟲(chóng)。一條腿可以在水面上撐起蚊子體重約 23 倍的重量，蚊子腿的最外層是角質(zhì)層，具有超疏水性能。

放到飛納電鏡下觀(guān)察我們發(fā)現，蚊子腿上覆蓋著(zhù)大量微小的羽毛狀鱗片，每個(gè)鱗片上存在縱橫交錯的格柵狀結構，可以容納許多氣體分子，在蚊子接觸水面時(shí)形成氣墊，并且外面滿(mǎn)是防水的蠟質(zhì)和烴類(lèi)，幫助它在水面浮立產(chǎn)卵（如圖 12 所示）。

圖12 蚊子腿表面的鱗片 (左圖，放大倍數：275X) 及鱗片上的格柵狀結構 (右圖：放大倍數：2,000X)

Chapter 7 蚊子為什么可以在天花板上自由行走?

在蚊子不行動(dòng)的時(shí)間里，往往會(huì )藏在暗光處休息。為什么蚊子可以在天花板上來(lái)去自由呢？我們放到飛納電鏡下觀(guān)察發(fā)現，蚊子腳墊由兩個(gè)鉤子形的爪子和橢圓形的粘附墊構成，這種結構可以幫助它們用各種角度在墻壁、玻璃和天花板上自由行走、長(cháng)時(shí)間粘附停留（如圖 13 所示）。

圖13：蚊子腳墊掃描電鏡圖

小小的蚊子在掃描電鏡下竟然有這么多的特殊結構，萬(wàn)惡的蚊子也有神奇的一面，極其精妙的結構是其在地球上生存了 1 億多年的基礎。這些結構相互配合，讓它能夠自如的完成：尋找宿主、逆風(fēng)飛行、吸血、躲避追擊、浮立產(chǎn)卵等動(dòng)作。

參考文獻

1. 公蚊子為什么不吸血[J].新疆農墾科技, 2022,45(04):72.

2. 劉曉荻.蚊子如何聞到人身上的汗液[J].基礎醫學(xué)與臨床, 2019,39(10):1498.DOI:10.16352/j.issn.1001-6325.2019.10.027.

3. 孔祥清,曲艷東,章文姣等.蚊子口針刺入皮膚的刺入力分析[J].科技導報,2013,31(22):60-63.

4. 孔祥清,吳承偉.蚊子腿表面多級微納結構的超疏水特性[J].科學(xué)通報,2010,55(16):1589-1594.

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