摘錄自科博館.2000.11.4. 文/顧世紅 圖/徐爾烈、梅永生

  蚊子是大家最熟悉,也是最令人討厭的昆蟲之一,儘管我們一般將類似蚊子的昆蟲統稱為蚊子,事實上,在昆蟲分類學上,我們所稱的蚊子屬雙翅目蚊科的昆蟲。目前,全世界蚊科的昆蟲約在2000至3000種之間,台灣約有一百多種。儘管蚊子的種類很多,但真正造成人民及財產損失,傳佈致命疾病的只有少數幾種。

只有雌蚊才吸血

  蚊子通常以花蜜、植物汁液及其他汁液做為食物的來源,蚊子吸取這些液體後,一方面用作體內能量及水份的供給,另外也可於脂肪體中貯存。我們大家可能都沒有注意到蚊子會聚集於開花植物之花蕾中,吸取花蜜這一現象吧!事實上,雄蚊終其一生只吸取花蜜等植物汁液,而不會吸血。而雌蚊吸血是為了產卵的需要,雌蚊吸血後,首先將血液貯存於消化管之中腸,然後逐漸消化吸收,卵巢在吸收血液中之養分後,卵粒逐漸成熟,在吸血4∼5日後產卵。

  也許有人會問這樣的問題:蚊子吸入血型為A型人的血液後,再吸入B型人的血液會不會發生血液的凝固反應?事實上這是不可能的,因為蚊子吸血後通常是一次就吸飽的,蚊子吸入A型人的血液後,一般而言是不會馬上再吸B型人的血液。再者,與我們人類之輸血是在血管中進行不太相同的是,蚊子吸入的血液是在消化管內消化吸收的,血液進入消化管後就會很快地被消化吸收掉,當牠再吸入第二個人之血液時,第一個人的血液已部分被消化掉了。除此之外,蚊子的唾液腺會分泌防止凝血反應的物質。

  那麼,蚊子是否只吸人的血呢?答案是,有很多種類的蚊子也會在人類以外的哺乳類及其他動物身上吸血,有些種類的蚊子還會在鱗翅目及鞘翅目幼蟲身上吸取體液。為什麼蚊子有時會特別喜歡叮咬某些人呢?原來引誘蚊子吸血的因素有三個:二氧化碳、皮膚所散發的氣味及體溫。這三個因素都因人而存在有一定的個體差別,如喝酒後,人的體溫會昇高,二氧化碳的排氣量會增加,因此蚊子比較喜歡叮咬。女孩子在月經周期中激素分泌量及體溫有周期性改變, 也存在蚊子比較喜歡叮咬的周期性變化。

  蚊子叮咬後為什麼會奇癢無比呢?這是因為蚊子吸血叮咬時會從唾液腺分泌有毒物質,而該有毒物質會引起人體的過敏反應,所以會造成奇癢,目前只知道該有毒物質為一蛋白質,至於其蛋白質成份及作用機制等尚待進一步研究。

抗血栓劑的開發

  當人體受傷後,血液就會流出體外,但是沒有多久,因為血中一系列酵素的作用而形成糊狀的纖維蛋白,血液就會凝固而止血。蚊子在吸取動物之血液時,如果發生同樣的酵素凝固反應的話,蚊子就無法長時間地吸血,因此蚊子在吸血的同時,唾液腺會分泌阻止血液凝固的化學物質(抗凝血化合物),而該抗凝血化合物可以用以治療因凝血異常而引起的血管阻塞的一系列重大疾病,如心肌梗塞、 腦溢血等,科學家們正努力嘗試從吸血昆蟲體內抽取及純化抗凝血化合物,且利用重組DNA技術大量生產此類化合物,以治療人體之一系列相關疾病。

  糊狀的纖維蛋白的形成是產生凝血現象的關鍵所在,纖維蛋白是通過凝血酵素的催化由纖維蛋白原分解而成,科學家們在尋找吸血昆蟲之抗凝血化合物過程中發現,該抗凝血化合物之主要功能在於抑制凝血酵素的活性,從而使其不能有效地將纖維蛋白原分解成纖維蛋白。分離及純化抗凝血因子通過一個簡單的生物檢定法來偵測,取少量的兔子血液與吸血昆蟲之唾液腺抽取物混合後,靜置一定時間後,調查血液凝固的程度,從而測定抽取物之抗凝固活性的強弱。目前科學家們已經知道抗凝血因子為一低分子量的蛋白質分子,但其氨基酸序列及分泌和作用機制還有待進一步的探討。

  在分離抗凝血因子的過程中,科學家們還發現唾液腺之分泌物中除了抗凝血因子外,還有一種能使動物肌肉舒張的化合物,原來蚊子在叮咬哺乳動物時,尖銳的口器一插入皮膚,唾液腺立即分泌這種使皮膚局部麻醉和肌肉舒張的化合物,從而使肌肉不致於因叮咬的刺激作用而僵硬收縮。我們知道,僵硬收縮的肌肉將使蚊子之插入皮膚的口器在吸完血後,難於自皮膚中拔除。因此,此種能使肌肉舒張的化合物保證了蚊子在完成吸血後,能安全地逃離。

防蚊新招

  科學家們近年來的研究顯示,蚊子吸血後體內的一系列生化學反應也可用來防治蚊蟲。原來蚊子在吸血後,所吸入體內的血液量約為兩毫克到五亳克,是其體重的兩倍,其中絕大部分是水及鹽分,而蚊子幾乎在將血液吸入體內的同時,體內必須產生一系列的生化反應,快速地將水及鹽分排出體外。該一連串的生化反應包括由相當於人類的腎臟的馬氏管將血中的水及鹽分過濾,再由後腸收縮將水排出體外。而該系列的生化學反應是由一群稱為胜月太的蛋白質分子所控制的。美國德州農工大學的科學家們已鑑定出多個這一群的小蛋白質分子,在這一領域的深入探討,一方面可以暸解這一群小蛋白質分子是如何控制昆蟲和其他動物的生理及行為,另一方面也可將此一群蛋白質用於擾亂蚊子的正常生理及行為。

  以蛋白質控制蚊蟲,簡言之即為人為地給蚊子提供高劑量的此一群蛋白質分子的類似物,從而使之大量脫水而致死;或者人工合成某一化合物,使馬氏管細胞膜上參與水分代謝作用的蛋白質分子受體失去活性或使其活性增強,其結果是導致蚊子吸血後,無法將水排出體外,或失水過多,從而達到殺死蚊子的目的。我們知道,目前大多數的殺蟲劑除了可以殺死昆蟲外,對我們人類也有毒害。如果能找到此類胜月太類似物,該物質只對蚊子及相關昆蟲有害,當然就益處多多了。然而,利用這種方法來防治蚊蟲還有一段長遠的路要走。科學家們必須考慮此類化合物的穩定性及如何人為地處理蚊子等重要問題。

結語

  許多種類的雌蚊為了產卵及繁殖後代,必須吸取其他動物的血液。因此,吸血昆蟲除了在口器等外部形態上特化成像針一樣的刺吸式口器外,在內在的生理機制上,體內之組織細胞能生產及分泌一系列具有特定生理功能的化合物,以保證吸血行為的順利進行及完成。

  昆蟲自泥盆紀開始登陸地球以來,至今已有四億多年的歷史。蚊蟲吸血之生理機制的研究表明,昆蟲之所以能成為今日地球上最繁榮的動物種類,顯然有優於其他動物之適應環境的生存策略。生物多樣性特別是昆蟲多樣性之保育及永續利用,也只有在充分理解昆蟲這一世界上最大的未開發自然資源之對外界環境的適應性、特殊功能及生理機制等基礎上,我們才能將昆蟲、昆蟲生產物及昆蟲之特殊功能作為一個廣闊的生物多樣性的自然資源用於農業及醫藥業。


蚊子(a、b)、蒼蠅(c、d)及蟑螂(e)等看似可惡的昆蟲,能成功立足於地球,顯然有其生存之道,昆蟲多樣性之永續利用就是在理解其「超能力」奧秘的基礎上,將之利用於我們的日常生活。