摘要：在寻找新宿主的多种方式中，蚊子具备敏锐的二氧化碳（$CO_2$）感知能力。当我们呼气时，会向周围空气释放$CO_2$，而蚊子能感知到这种气体。但它们究竟是如何做到的？科学家早已知晓蚊子能探测人类呼出的二氧化碳，但支撑这种能力的复杂生理机制始终是个谜。

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夏日野餐、林间散步，甚至只是坐在自家后院……蚊子似乎总能锁定你的血液作为下一顿美餐。你被叮咬了。但蚊子究竟是如何找到你的？

在寻找新宿主的多种方式中，蚊子具备敏锐的二氧化碳（$CO_2$）感知能力。当我们呼气时，会向周围空气释放$CO_2$，而蚊子能感知到这种气体。但它们究竟是如何做到的？科学家早已知晓蚊子能探测人类呼出的二氧化碳，但支撑这种能力的复杂生理机制始终是个谜。

美国加州大学圣迭戈分校（UC San Diego）生物科学学院与医学院的研究团队，现首次揭示了该机制的精细化可视化图景。在该校的国家显微镜与成像研究中心，研究人员运用连续块面电子显微镜（Serial Block-Face Electron Microscopy, SBF-EM）技术——通过反复切片组织并以电子束成像生成精细序列图像——构建出蚊子二氧化碳感知神经元的三维纳米级模型。

这项研究发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS），由美国加州大学圣迭戈分校神经生物学系苏志英（Chih-Ying Su）教授实验室的本科生研究员沙迪·查拉拉（Shadi Charara）和乔纳森·蔡（Jonathan Tsai）主导。

“过去人们虽推测过蚊虫的感知机制，但难以真正理解其运作原理，”苏志英表示，"如今我们获得了真实的3D形态学模型，可对感觉表面积进行定量测量。这是我们首次观察到如此精细的细节。"

蚊虫通过称为感毛（sensilla）的感官毛发探测二氧化碳。这些毛发含有嗅觉受体神经元（ORNs），其中包括专门感知CO_2的神经元。研究人员重点研究了埃及伊蚊（Aedes aegypti）的这些特征，该蚊种是黄热病、登革热、基孔肯雅热和寨卡病毒的已知传播媒介。

新发现揭示了蚊子为寻找血源而进化形成的感知机制，这一特性使其成为全球致死率最高的动物之一。

三维可视化技术揭示了若干特殊结构：在毛发内部，神经元树突（从神经元延伸的分支）呈现出独特的解剖学适应性。在头状钉突神经元（cpA）中，研究人员发现二氧化碳感知表面区域显著扩大，且轴突结构富含线粒体（细胞内的“能量工厂”），表明该区域具有高能量需求。这些特征可能共同增强了对二氧化碳的敏感性。

研究人员在论文中指出：“这些特性表明，嗅觉神经元已进化出特定的代谢与结构适应机制，以支撑其在宿主搜寻中的核心功能。”

研究人员还将新发现的可视化结构与果蝇的类似结构进行对比。他们发现果蝇的对应区域远不那么显著，这凸显了两种昆虫的关键差异。

“果蝇也有二氧化碳感知区，但规模小得多，”苏志英教授指出。“感知化学信号对所有动物都至关重要，但在果蝇中它充当警报信号——果蝇会避开二氧化碳。对蚊子而言，二氧化碳则是唤醒信号，帮助它们锁定人类。这是触发其宿主搜寻行为的开关。”

研究人员希望，新发现能为科学界深入理解蚊子独特的解剖结构及其寻找新血源宿主的机制提供宝贵信息。这个三维模型所揭示的，不仅是一个纳米级的生物结构，更是一个历经亿万年演化而来的、高效精准的追踪器。对我们每一次呼吸的极致敏感，最终铸就了这种古老猎手难以摆脱的威胁。

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作者：加州大学圣迭戈分校

编辑：萨迪·哈利

审校：罗伯特·伊根

来源：无敌浩克一点号