若要论夏日里最令人烦恼的事物,比起炎炎烈日的炙烤,有一种声音只要响起就能让人“垂死困中惊坐起”,那就是:嗡~~~ 嗡~~
来源:微博
蚊子,是地球上杀死人类最多的动物。每年通过蚊子传播的疟疾、登革热、黄热病等疾病会让约70万~100万人丧命,比人类杀死人类更多。每年光是控制疟疾,全球就投入了约100亿美元。
每年因动物导致的死亡人数
在每一个被咬得痒到怀疑人生的日子里,许多人可能都因为气急败坏而想过一些怪问题:这玩意儿就不能发挥点正面作用吗?它不能把我黑眼圈的淤血吸走吗?它不能给我做个迷你吸脂手术吗?
我知道你很气,但你先别气。我们先来看看蚊子是怎么找冤大头吸食的。
蚊子是如何远距离锁定你的?
支撑蚊子“众里寻你千百度”,甚至精准锁定从空调被里伸出的一只玉足的,是一套相当精密的“多传感器复合系统”。
蚊子头上(背面视角)具有三种嗅觉附件:触角(antennae)、下颚须(maxillary palps,图中标黄部分)和吸血口器(proboscis)。图B\C\D为下颚须第四节上的锥形感器(basiconic sensilla)示意图,其表面具有微孔,可以让气味分子进入,感受人体呼出的二氧化碳、人体体表的挥发物辛烯醇等。
来源:参考文献[2]
蚊子对二氧化碳的浓度变化极其敏感,CO₂浓度只需要比背景空气高出约0.01%(100 ppm),就足以让蚊子意识到周围有“饭堂”。
而人们呼出的气体中,CO₂含量在4%(40,000 ppm)左右。相比空气中约0.042%(420 ppm)的CO₂浓度,人体就是个巨大的增量来源,最远能吸引60米开外的蚊子迎头向着CO₂羽流(CO₂排放源扩散时形成的气体轨迹)来源逆风飞翔。
另外,人的汗液中还会释放另一种气味分子:辛烯醇。蚊子对其的感知阈值可低至0.005微克。平时我们使用的避蚊胺等驱蚊产品,就是为了掩盖这种味道,让蚊子“鼻子失灵”找不到我们。
小小的蚊子还有利用人体热量产生的热红外辐射辅助定位的能力,好在要是不与气味结合就不能发挥作用。(友情提示:穿宽松的衣服能减少皮肤的红外线逃逸,降低蚊子找到你的概率。)
蚊子是怎么寻找血管的?
通常护士给我们扎针时,需要先看到皮肤下的血管,再精准扎入。而蚊子是先把针(口器)刺入皮肤,通过尖端的机械、化学和压力感受器进行“探测式搜索”,直到找到可吸血的血管或血液空间。
蚊子口器示意图:上唇(labrum,LB);舌(hypopharynx,HP);上颚(mandibles,MBs);下颚(maxillae,MX)。(来源:参考文献[5])
对于如何判断“这里有血管”,蚊子有多种机制:
化学感知
直接检测血液成分中的相关气味分子。
机械感知
蚊子的口针会不断改变方向,感知不同的组织压力和液体环境,直到找到流动的血液。
温度感知
靠近血管时局部温度会略有升高。
蚊子刺入皮肤后搜寻血管吸血的过程(来源:参考文献[6])
蚊子其实并不一定要在血管内部吸食血液,它还可以在扎破血管后,在血管外吸取周围间隙形成的小血池(pool feeding),只是效率比在血管内吸食要低一些。
来源:参考文献[6]
所以理论上,蚊子不是不能吸淤血,只是它一次性摄入的血液量太少了,仅仅为0.002~0.006毫升,远远小于一滴水(约0.05毫升)。而医学上用于处理静脉淤血的水蛭,一次可摄入3~15毫升血液。
正在吸血的医用水蛭(来源:BBC)
至于网友们遇到的案例,以蚊子每一口微小的吸血量是吸不走那么大块的组织间淤血的,它们叮咬时分泌的一点点抗凝血唾液也起不到活血化瘀的作用。基本上是蚊子包的过敏反应导致皮肤发白隆起,使用“障眼法”让人看不到这块淤青而已。
一些“幸运”网友表示被蚊子咬了之后淤青变浅了(来源:小红书)
网友们还好奇,蚊子能帮忙消除黑眼圈吗?且不提黑眼圈并不一定是由血液淤滞造成的,蚊子能干的活也还是太少了。
至于那些梦想让蚊子吸走脂肪的……假设哪天人类真的培育出了一种爱吸脂肪的异食癖蚊子,而想让蚊子吸走1公斤脂肪(约1100毫升),就需要让它们咬上超过18万口……这一切真的值得吗!
蚊子对人类来说也不是一无是处?
蚊子独特的口器结构在仿生学领域为人类提供了重要灵感,尤其是在医疗器材的设计上。
蚊子的口器由六根针头组成,当它叮咬皮肤时,并非依靠蛮力穿刺,而是通过锯齿状结构上下往复切割,逐步穿透皮肤、引导血管张开,这种温和且高效的穿刺方式,与传统注射器、活检针的硬性穿刺模式形成鲜明差异。
蚊子口器的穿刺方式来源:参考文献[8]
受此启发,有研究人员设计了仿生活检针,通过模仿蚊子下颚的外形和交替穿刺的进针模式,能减少插入过程中组织的变形和位移,提升采样的准确性,更适配癌症精准诊断的临床需求。
蚊子口器的特殊结构还助力了脑机接口设备的创新。中国科学院上海微系统所研发出一种类蚊口器仿生柔性神经探针,能够穿透硬脑膜实现多脑区微创植入,可感知植入过程中颅内血管的存在并提供损伤预警,并可实现大脑神经信号的术后即时采集和长期稳定跟踪。相比于传统脑机接口,能够减少植入过程中的创伤,大幅优化脑部植入设备的实用性与安全性。
类蚊口器仿生柔性神经探针及其大脑神经信号采集装置(来源:参考文献[9])
除此以外,无痛注射针、CO₂探测器及超细喷口等领域,也是让蚊子“赎罪”,给人类作出点贡献的可能方向。
参考文献
[1]世界卫生组织非洲区域办事处. 疟疾[EB/OL]. (2025-01-31). https://afro.who.int/health-topics/malaria.
[2]Bohbot JD, Durand NF, Vinyard BT, Dickens JC. Functional Development of the Octenol Response in Aedes aegypti. Front Physiol. 2013 Mar 7;4:39. doi: 10.3389/fphys.2013.00039
[3]Healy, T. P., and M. J. W. Copland. "Activation of Anopheles gambiae mosquitoes by carbon dioxide and human breath." Medical and veterinary entomology 9.3 (1995): 331-336.
[4]Chandel, Avinash, et al. "Thermal infrared directs host-seeking behaviour in Aedes aegypti mosquitoes." Nature 633.8030 (2024): 615-623.
[5]Won Jung, Je, et al. "A novel olfactory pathway is essential for fast and efficient blood-feeding in mosquitoes." Scientific Reports 5.1 (2015): 13444.
[6]Choumet, Valerie, et al. "Visualizing non infectious and infectious Anopheles gambiae blood feedings in naive and saliva-immunized mice." PloS one 7.12 (2012): e50464.
[7]van Breugel F, Riffell J, Fairhall A, Dickinson MH. Mosquitoes Use Vision to Associate Odor Plumes with Thermal Targets. Curr Biol. 2015 Aug 17;25(16):2123-9. doi: 10.1016/j.cub.2015.06.046
[8]Li, Annie DR, et al. "Mosquito proboscis-inspired needle insertion to reduce tissue deformation and organ displacement." Scientific Reports 10.1 (2020): 12248.
[9]张旭.智能时代的脑科学与类脑智能研究.中国科学院院刊,2024,39(5):840-850.
来源:上海科技馆
编辑:77
转载内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
如需转载请联系原公众号

