為什么蚊子咬人的時(shí)候，我們很難發(fā)覺，總是在蚊子早就飛遠(yuǎn)之后才能感覺到又癢又紅腫?

今天我們就來聊聊蚊子是怎么悄悄吸我們的血，而科學(xué)家又是怎么從中汲取靈感搞發(fā)明的!

一只庫蚊(Culexsp.)，看上去，蚊子好像只有一根針，但一解剖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)蚊子的這根針不是看上去那么簡(jiǎn)單

蚊子的“針”，專業(yè)點(diǎn)來講，也就是蚊子的口器。在顯微鏡下，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)蚊子的口器，根本不是細(xì)細(xì)的一根，而是還能再分成6根——這就是蚊子可怕的六針口器!

昆蟲的口器有很多種，其形態(tài)與昆蟲的食性密切相關(guān)：比如蝗蟲，它具有咀嚼式的口器，可以高效地啃食植物。蚊子的口器則屬于刺吸式口器——母蚊子繁殖下一代需要咬人吸血，以獲取血液中的一些營(yíng)養(yǎng)成分來保證腹中卵的發(fā)育，所以刺吸式的口器與蚊子的要求相適應(yīng)，使母蚊子可以方便地刺入皮肉中吸血;公蚊子不需要吸血，它的口器也沒有母蚊子那么發(fā)達(dá)，也就吸一吸花蜜、糖水之類的液體食物。

(實(shí)際上，母蚊子也是會(huì)喝花蜜、糖水的。)

蚊子的口器包含下唇(labium)、上唇(labrum)、一對(duì)上顎(mandibles)與一對(duì)下顎(maxillae)以及舌(hypopharynx)這七個(gè)部分;

顏色標(biāo)注的蚊子口器橫截面圖

首先來看蚊子的下唇，它比較寬闊，在平時(shí)像劍鞘一樣包裹并保護(hù)口器的其他部位，吸血時(shí)也并不刺入組織，而是頂在皮膚表面并弓起來，起到支撐作用;同時(shí)，下唇也收束著六根針，使其保持聚攏。由于下唇實(shí)際上并沒有在蚊子吸血時(shí)刺入皮膚，因此蚊子的六根針并不包括下唇，而只是口器中的上唇、一對(duì)上顎、一對(duì)下顎和舌。

一只正在吸血的伊蚊(Aedessp.)，藍(lán)圈中弓著的黑色部分就是蚊子的下唇

在蚊子咬人吸血的過程中，這六根針各司其職。

上、下顎主要負(fù)責(zé)割開我們堅(jiān)韌的皮膚，為其他針“探路”與“開道”。

它們都比較堅(jiān)韌且前端銳利，在下顎前端還有著很多鋒利的小鋸齒。蚊子會(huì)通過細(xì)微的振動(dòng)，讓上、下顎像鋸子一樣劃開皮膚，深入我們的肌肉組織后于其中游走探路，切開礙事的組織并找到血管，再繼續(xù)將血管割開。

(雄蚊的上、下顎退化，沒有“鋸子”的口器不能刺入皮膚，故不能用于吸血。)

顯微鏡下，幾種雌性的庫蚊(Culexspp.)的下顎，可見前端鋒利的鋸齒

找到并刺入小血管后，蚊子并不會(huì)馬上吸血，而是先通過舌中央的唾液管來注射含有多種抗凝血成分的唾液，使血液能被順暢吸入。這些抗凝血成分，正是我們被蚊子咬了之后會(huì)又腫又癢的原因!這些抗凝血成分會(huì)被人體視作外來的抗原，在蚊子叮咬的部位，發(fā)起一場(chǎng)免疫大戰(zhàn)。

這場(chǎng)免疫大戰(zhàn)，會(huì)讓蚊子叮咬的地方發(fā)生局部的炎癥反應(yīng)。在炎癥反應(yīng)中，會(huì)有多種活性物質(zhì)產(chǎn)生與釋放，其中非常重要的一種就是組胺。組胺能使組織血管舒張并且通透性增加，使血液中的免疫細(xì)胞得以穿過血管壁，到達(dá)局部組織進(jìn)行作戰(zhàn)，對(duì)抗并消除外來的抗原;但組胺產(chǎn)生的這些生理作用也會(huì)導(dǎo)致血液中的水分較多地滲入炎癥部位，因此我們的炎癥部位就會(huì)出現(xiàn)水腫——也就是說，讓我們長(zhǎng)出大腫包的其實(shí)不是蚊子，而是我們積極干活的免疫系統(tǒng)!

組胺，具有強(qiáng)烈的舒張血管與增大血管通透性的作用，是炎癥反應(yīng)中的重要物質(zhì)

保證了血液的持續(xù)流通，蚊子就可以用它的上唇“噸噸噸”了。現(xiàn)在我們知道了，蚊子的吐唾液和吸血，其實(shí)是分別通過舌與上唇這兩根不同的“針”來完成的。

二戰(zhàn)時(shí)期美軍的宣傳畫，告誡士兵穿好衣服防蚊叮咬，以防按蚊傳播的瘧疾

蚊子吸血的過程，可謂是步步為營(yíng)、操作精密。正因?yàn)檫@些與人類血液緊密接觸的吸血過程，讓蚊子成為了非常重要的疾病傳播媒介之一，比如按蚊(Anopheles spp.)是瘧疾的傳播媒介，伊蚊(Aedesspp.)可以傳播黃熱病、登革熱等熱帶常見疾病。在熱帶地區(qū)，蚊媒疾病是公共衛(wèi)生系統(tǒng)面臨的一大挑戰(zhàn)。

這四張圖展示了黃熱病的病程;黃熱病主要肆虐于非洲和南美洲的熱帶地區(qū)，由伊蚊傳播

蚊子雖然非常討厭并且有害，但它這囊括了六根針的口器倒也有其仿生學(xué)價(jià)值。相信各位讀者中沒有幾個(gè)人會(huì)喜歡打針，雖然打針可以治病，但痛感著實(shí)令人不悅;蚊子把六根針插入皮肉卻令人毫無感覺，這其中或許就有可以借鑒的地方。

研究發(fā)現(xiàn)，蚊子在將口器刺入皮膚時(shí)，其鋸齒狀下顎的振動(dòng)起著重要作用，以達(dá)到省力以及無痛刺入。日本關(guān)西大學(xué)的研究者們因此有了靈感，發(fā)明了一種注射時(shí)痛感非常輕微的注射針。這種注射針模擬了僅數(shù)十微米的蚊子下顎和上唇，并讓擁有鋸齒的模擬下顎結(jié)構(gòu)能在壓電材料驅(qū)動(dòng)下以每秒鐘3次的頻率振動(dòng)，以模仿蚊子刺破皮膚時(shí)的振動(dòng)刺入過程。美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的研究者們也根據(jù)蚊子的口器特性而發(fā)明了另一種無痛針頭，它同樣也具有模擬蚊子可振動(dòng)的下顎的結(jié)構(gòu)。

俄亥俄州立大學(xué)發(fā)明的無痛針頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作方式;針套就像口器中的下唇，麻醉劑注射針就像舌，微針就像下顎與上唇的組合體

當(dāng)然，蚊子終究是蚊子，當(dāng)它用它的六根針咬我的時(shí)候，我選擇……拍死!

編輯：王聰驄