摘要：“萬物有靈，蚊子除外”這句戲言足以表達出大多數人對蚊子的深惡痛絕。蚊子靠近時令人抓狂的嗡嗡聲，被叮咬后難止難耐的瘙癢感，以及傳播病毒或寄生蟲的可怕風險，都構成了你一見到（或是聽到）蚊子就想置之死地的充分理由。然而，為何蚊子能夠快速定位并準確地降落在人類身上，又為何格外偏愛某一些人？來自加州大學河濱分校的團隊從腳臭中發現了答案。

埃及伊蚊（學名：Aedes aegypti）在英語中又稱為黃熱病蚊子，是一種能傳播登革熱、屈公病、茲卡熱、黃熱病等疾病的蚊子，每年可導致數千萬人患病或死亡。雖然起源于非洲，但隨著大約500年前的奴隸貿易和歐洲對非洲的殖民，如今埃及伊蚊在全球熱帶與亞熱帶區域均有發現。在中國，北緯22°以南的沿海地區也已查明有埃及伊蚊的存在。

過去的研究認為，蚊子通常在數米內被宿主呼吸產生的二氧化碳羽流（Plume，流體力學中的一種模型概念，可理解為分布近似一片羽毛的流體狀態）所吸引。然而，二氧化碳并不是蚊子在一米左右的范圍內貼近宿主并降落的原因。溫度、濕度和視覺線索對于尋找宿主也很重要，不過對于蚊子在宿主身上降落這一行為需要單獨考量。已經確定，二氧化碳、乳酸、氨、短鏈羧酸、短鏈飽和醛以及1-辛烯-3-醇能夠使得人對于雌蚊具有誘惑力，但這些氣味僅能在數分鐘內吸引中等數量的蚊子。而且，這些氣味也無法解釋為什么有些人就是比其他人更“招蚊子”。這些都暗示仍有一些尚未探明的化學分子在吸引蚊子降落中起到快速而強烈的決定性作用。

在另外的風洞研究中，涂有人類腳臭的玻璃珠吸引了埃及伊蚊的降落。為了搞清楚具體是人類腳臭中的哪種化合物或哪幾種化合物的混合物才是真正的主角，加州大學河濱分校的昆蟲學家Ring Cardé和現就職于害蟲防治公司Provivi的化學家Jan Bello共同分離和鑒定了人類腳臭提取物的成分,并分析了這些化合物的計量與降落率的相關性，研究結果以“Compounds from human odor induce attraction and landing in female yellow fever mosquitoes(Aedes aegypti)”為題于2022年9月21日發表于Scientific Reports（圖1）[1]。他們發現，二氧化碳加上兩種化學物質（2-酮戊二酸和乳酸）構成的氣味，是吸引蚊子降落的關鍵。

圖1 研究結果（圖源：[1]）

埃及伊蚊的降落反應

Cardé和Bello在一個充斥著4%濃度二氧化碳的小籠子中投放蚊子，并在6分鐘內每隔30秒測算這些蚊子被人類腳臭沾染的玻璃珠吸引降落或被對照組玻璃珠吸引降落的百分比。結果顯示腳臭玻璃珠引起了66.8±0.84%的平均降落，而對照組的平均降落率僅為3.72±0.27%（P<0.0001，圖2A，視頻S1）。

圖2 尋找宿主的埃及伊蚊對于玻璃珠的降落響應（圖源：[1]）

視頻S1 腳臭玻璃珠吸引蚊子降落（來源：[1]）

在把實驗者（即Jan Bello）的腳臭收集到玻璃珠上后，使用丙酮作為溶劑提取氣味。粗制人腳臭提取物（Human foot-odor extract，HFE）的平均降落率為36.9±1.31%，而丙酮對照組的降落率為3.27±0.49%（P<0.0001，圖2B）。

進一步對HFE提取物進行正相液相色譜分離，依次用戊烷、乙酸乙酯和甲醇洗脫，只有甲醇餾分復刻了HFE的降落率。使用硅膠柱色譜進一步分離甲醇餾分，共取得85個餾分。其中餾分66-67誘導了22.82±2.29%的平均降落率（P<0.01），餾分73-80誘導了34.15±1.46%的平均降落率（P<0.001），表明吸引短程降落（short-range landing）的化合物就存在于這些活性餾分中。

層層篩選確定活性成分

假定活性化合物至少是半揮發性是合理的，否則不可能在一定距離內對蚊子起到作用。因此，使用耦合氣相色譜-質譜（Gas chromatography-mass spectrometry，GC–MS）作進一步分析，但在對餾分66-67和餾分73-80的初步分析中，未檢測到任何化合物，表明餾分中的化合物在分析條件下發生了熱降解或具有極強的極性，需要對活性成分進行衍生來掩蓋極性官能團。

GC-MS對于衍生餾分的分析表明，餾分66-67中含有4種主要成分包括衍生乳酸（Lactic acid，LA）、丙酮酸（Pyruvic acid，PA）、未知成分化合物U1和U2。但在非活性餾分68-72和活性餾分73-80中也發現了U1和U2。餾分73-80中含有8種主要成分包括乳酸、2-酮戊二酸（2-ketoglutaric acid，2-KGA）、絲氨酸、蘇氨酸和四個未知化合物（U1-U4）。結合以往的研究和半揮發性的假設，上述那些含有α-羥基酸和α-酮酸部分的成分極有可能是這次的目標。

Cardé和Bello隨后測試了PA+LA組合和2-KGA+LA組合，以及PA、LA、2-KGA單獨的降落率。PA+LA的平均降落率為22.74±1.56%（P<0.0001），與餾分66-67相當。2-KGA+LA的平均降落率為58.19±2.35%（P<0.0001）。單獨成分均未引起更高的降落反應，表明PA+LA和2-KGA+LA這兩組混合物成分之間存在很強的協同作用。

濃度配比很重要

為了確定這兩組混合物成分配比的變化對降落是否產生影響，Cardé和Bello測試了1:10~1:100,000比例的2-KGA+LA組合和1:10~1:10,000,000比例的PA+LA組合。由于乳酸是人體汗液的最主要成分，這些配比中乳酸的含量都保持在5μg不變。結果顯示，對于2-KGA+LA組合，當2-KGA的劑量降低到5ng（1:1000）以下，將導致降落率顯著減少（P<0.0001，圖3）。對于PA+LA組合，當PA劑量在50ng（1:100）和500pg（1:10,000）時，降落率相比更高的PA劑量發生了顯著的提升，而當PA劑量繼續下降時，降落率又發生了回落（圖4）。

圖3 不同比例的2-KGA+LA組合的降落率（圖源：[1]）

圖4 不同比例的PA+LA組合的降落率（圖源：[1]）

本項研究明確指出了人體汗液中吸引蚊子的關鍵成分組合：乳酸和丙酮酸，及乳酸和2-酮戊二酸。這些組合對其他蚊子是否同樣充滿誘惑，還有是否還存在其他對埃及伊蚊具有強烈吸引力的人類代謝化合物還有待研究，但本研究足以在一定程度上啟發吸引、誘捕乃至殺死蚊子的新手段。腳臭因為其易于大量收集而被本研究采用，回憶采集腳臭的過程，Bello說：“穿著塞滿玻璃珠的襪子四處走動就像是在做按摩，但時間一長，玻璃珠就會卡在腳趾之間，真的很不舒服?！盵2]不過，能夠因此找到腳臭中對蚊子最具吸引力的化學組合，這還是值得的。 

 圖5 玻璃珠塞到襪子中收集腳臭（圖源：[2]）

參考資料：

[1]Bello, J.E., Cardé, R.T. Compounds from human odor induce attraction and landing in female yellow fever mosquitoes (Aedes aegypti). Sci Rep 12, 15638 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-19254-w

[2]https://news.ucr.edu/articles/2022/09/21/chemical-cocktail-skin-summons-disease-spreading-mosquitoes