《人类的口味:携带疾病的蚊子是如何进化成专门叮咬我们的》

有两条路可走。其中一个指向了普林斯顿大学博士后研究员诺亚·罗斯(Noah Rose)的手臂。另一种是实验用的豚鼠。

对于某些种类的蚊子来说，它们对人类的偏好揭示了它们的进化——以及它们祖先家园的生态。7月23日发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上的一项新研究确定了埃及伊蚊与人类亲缘关系背后的基因成分，并指出它们的寻人行为可以追溯到两种环境条件:气候和城市化。

这一发现可能解释了为什么蚊子进化出了人类的偏好，以及气候变化和不断膨胀的城市化在未来可能如何提高人类的吸引力。

“蚊子的进化与人类历史有关，”这项研究的第一作者罗斯说。“它们进化是为了应对人类生活方式的变化，它们传播到世界各地是为了应对历史事件，它们传播疾病的方式也反映了这一点。”

已知的大约3500种蚊子中，只有一小部分进化成专门叮咬人类。正是这些物种造成了世界上绝大多数由蚊子传播的疾病。例如，埃及伊蚊是登革热、寨卡、基孔肯雅热和黄热病等疾病的主要媒介。这个物种传播的疾病使每年超过1亿人生病。

“这个物种与众不同的地方在于，它专门以人类为目标，”普林斯顿大学(Princeton University)生态学、进化生物学和神经科学助理教授、论文的高级作者卡罗琳?

但并不是这个物种中的所有个体都对人类表现出同样的亲和力。麦克布莱德、罗斯和他们的同事们想探究是什么生态因素驱使它们专门捕食人类。

为了做到这一点，研究人员从27个地点收集了埃及猴的卵，这些卵代表了该物种在撒哈拉以南非洲地区的原生栖息地的多样性。这些地点包括七个国家的土地，从密集的城市地区到偏远的森林各不相同。它们也根据气候变化变化，从炎热干燥的地区到潮湿凉爽的地区。

研究人员从收集到的蚊子卵中培育了50个实验室蚊子群落。然后，他们把蚊子放在一个双孔嗅觉计里，这个装置鼓励蚊子沿着两条路径中的一条来追踪它们的嗅觉:一条管道通向一个人(以罗斯的手臂为代表)，另一条管道通向一只豚鼠。(在这项研究中，精心放置的屏幕防止了对罗斯和豚鼠的伤害)。

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麦克布莱德实验室的双端口嗅觉计用不同宿主的气味来引诱蚊子，并让科学家观察它们的选择。在这次试验中，蚊子明显更喜欢人类宿主而不是豚鼠。研究人员将这些观察结果与其他类型的数据结合起来，确定了可能导致人类偏好的因素。

Noah H. Rose

科学家们将他们的结果与收集蚊子卵地点的生态数据配对。结果表明，来自干旱季节较长、较强烈地区的蚊子最喜欢人类。在较小程度上，较高的地区人口密度也预示着蚊子更容易被人类吸引。

“并不是和人类生活在一起使蚊子专门叮咬人类，”罗斯说。“实际上是它们适应了这些炎热干燥的地方，与人类亲密地生活在一起。”

这一发现支持了这样一种理论，即蚊子之所以进化到寻找人类，是因为我们在干旱季节储存水的独特能力。

像在塞内加尔看到的这种陶瓷储水容器，为蚊子提供了理想的繁殖条件，并可能导致了缺水地区的人类觅食行为。

Photo by Noah H. Rose

负责所有叮咬的雌性蚊子需要血液来产卵。但是它们的卵也需要水来孵化。而人类，通过在缺水的时候将水储存在可到达的地方，为蚊子提供了它们所需的所有血液和水。对于这些蚊子来说，寻找人类的气味成为了一个有利的特性。

罗斯说:“这真的很有趣，因为它给我们提供了一幅令人兴奋的画面，让我们了解到病毒是如何跳到人类宿主体内的。”

研究人员更进一步，对375只蚊子的基因组进行了完全测序。他们比较了饥饿的人类蚊子和不那么挑剔的蚊子的基因组。这揭示了基因组中某些促成人类偏好的“热点”。

“当我们看到这些基因流入新的种群时，这些种群中的蚊子开始叮咬人类，”罗斯解释说。

他们的发现产生了一个模型来预测蚊子的行为在未来30年内会如何变化。这组作者说，随着撒哈拉以南非洲的快速城市化，蚊子对人类宿主的偏好可能会增加。

罗斯说:“在几十年的时间里，城市的规模增长了一倍或两倍。”“快速的城市化可能会导致人类咬人行为的增加。”

气候变化是另一个因素，它增加了沙漠化的速度，并造成了更多的条件，导致人类咬人的行为。但这组作者认为，撒哈拉以南非洲的城市化速度将超过气候变化的速度。

罗斯说:“(气候)正在变化，但它的变化速度还不够快，变化的方式还不够正确，(到2050年)还不能引起重大变化。”

哈佛大学陈曾熙公共卫生学院(Harvard T.H. Chan School of Public Health)的助理教授丹尼尔?尼夫西(Daniel Neafsey)没有参与这项研究，他说，这篇论文强调了人类是如何影响导致蚊子传播疾病的生态环境的。

Neafesy说:“这真是一项令人惊奇的多学科研究，结合了行为、基因组学以及生态地理因素”来描述人类对蚊子的叮咬偏好。

Rose说，合作是完成这项研究的关键部分，不仅是跨学科的合作，而且是跨进行这项研究的七个非洲国家的合作。来自塞内加尔、布基纳法索、加纳、尼日利亚、加蓬、乌干达和肯尼亚的研究机构的研究人员都做出了贡献。罗斯说，他们在很大程度上依赖这些科学家。

罗斯说:“在这项工作中有很多合作者，它们起到了巨大的作用。”

“气候和城市化驱动蚊子喜欢人类,”诺亚·罗斯,Massamba辑,Athanase Badolo, Joel Lutomiah迭戈·阿亚拉Ogechukwu b . Aribodor Nnenna Ibe1, Jewelna Akorli,桑普森Otoo,约翰保罗-穆特比亚历克西斯l . Kriete伊丽莎·g·尤因,迷迭香唱,安德里亚·Gloria-Soria杰弗里·r·鲍威尔,雷切尔·e·贝克,布拉德利j .白色,雅各布·e·克劳福德和卡罗琳s麦克布莱德,发表在《当代生物学》杂志上7月23日,2020年。DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.092。这项研究是由皮尤慈善信托学者资助的，Searle学者项目，Esther a。约瑟夫·克林斯坦-西蒙斯基金会奖学金项目、格鲁伯基金会罗莎琳德·富兰克林青年研究者项目、海伦·海·惠特尼基金会博士后奖学金项目、Verily Life Sciences for all genome sequencing、纽约干细胞基金会、美国国立卫生研究院(grant R00DC012069、R01AI101112和U01AI115595)以及普林斯顿大学生态和进化生物学系和非洲研究项目的本科论文资助。