随着一年之中气温最高的“叁伏天"来临,“嗡嗡嗡"的蚊子也开始活跃,不管是在室内、室外还是植物繁茂的野外,蚊子总能准确地找到我们暴露的皮肤,并狠狠叮上一口。本文介绍扫描电镜解析蚊子精密的吸血“利器"
Chapter 1 蚊子为什么需要吸血?
其实雄性蚊子只以植物汁液为食,雌性蚊子才会需要取食血液以完成生殖营养周期,因为血液中包含的蛋白质等营养物质可以帮助雌蚊排卵。
Chapter 2 蚊子如何吸食血液?
蚊子为了吸食血液,进化出了一套高度特化的吸血口器,内含 6 根“针"(不吸血时 6 根“针"由下唇包裹)。6 根针分别是:上唇、舌、一对下颚和一对上颚(如图 1 所示)。
图1&苍产蝉辫;雌蚊头部照片,右侧为口器展开形态,左侧为一对触角
我们将蚊子标本放到飞纳台式扫描电镜下观察发现,其下唇较为宽厚,表面覆盖大量鳞片(见图2),这也就是我们肉眼观察到的蚊子嘴。但在吸血时,下唇会弯曲留在皮肤外,内部收束的“针"则会进入皮肤(见图3)。
图2:下唇前端扫描电镜照片,内部包裹的针在前端翘起
图3:蚊子吸血的照片,下唇弯曲留在皮肤外
我们刚刚说到,这个吸血口器高度特化,6 根“针"分工明确。其中上唇负责吸血,舌负责注射唾液,上颚和下颚负责割开我们坚韧的皮肤,为找寻血管探路开道。因此上下颚都比较坚韧且前端锐利,下颚长有倒钩,在切割组织时还起到固定作用(图4)。
图4:雌蚊下颚&苍产蝉辫;扫描电镜图片,前端长有倒钩
Chapter 3 蚊子是如何准确找到宿主的?
蚊子主要通过宿主释放出的气味、颁翱、湿度等线索发现并选择宿主。气味线索主要依靠嗅觉系统感知,触角是蚊虫最主要的嗅觉器官,其上生有多种感器,能够对外界各种刺激产生反应。
疟疾媒介 - 中华按蚊的触角感器在欧美午夜免费大片下可以看到其触角的整体面貌(图5)以及不同形状的嗅觉感器(图6),此蚊子标本我们观察到有 3 种感器,分别为毛形感器、刺形感器、锥形感器。
图5:雌蚊触角&苍产蝉辫;扫描电镜图
图6:观察到的 3 种感器:毛形感器、锥形感器、刺形感器
毛形感器:蚊虫触角上数量最多的感器,在追寻宿主和寻找产卵场所等行为有重要作用。
锥形感器:对氨、乳酸和短链羧酸等非常敏感,这些是人类汗液的主要成分,说明锥形感器在追寻宿主行为中有重要作用。如图 7 所示
图7&苍产蝉辫;锥形感器,外形较直,形状如突起钉,表面有凹槽
刺形感器:属于机械感器,具有感知气流运动的功能。雌蚊可以通过触角上的感器,从空气气流中嗅闻出人类的味道,并逆着含有人类味道的气流飞行寻找。
Chapter 4 “嗡嗡嗡"的恼人声音来自哪里?
当蚊子终于来到人类附近时,我们总能听到“嗡嗡嗡"的声音,可蚊子并没有发声器官,那这个恼人的声音是怎么来的呢?其实这个声音是由蚊子的翅膀振动引起的,翅膀振动频率很快,每秒约 594 次。
蚊子仅有一对翅膀,是一层薄薄的膜,四周分布着不同形貌的鳞片(图8),原有的后翅退化为平衡棒(图9),帮助飞行时平衡身体。
图8:蚊子翅膀扫描电镜图,左图(放大倍数:88齿),
右图(放大倍数:800齿)
图9:蚊子平衡棒(退化的后翅)扫描电镜图
Chapter 5 蚊子的眼睛有什么作用?
依靠着触角和翅膀,蚊子能准确找到宿主,但当蚊子遇到天敌或被宿主驱赶时,复眼作为视觉器官起到了重要作用。
蚊子有一对几乎将头部包裹的复眼,每只复眼由上百个六边形的小眼组成,这意味着它可以眼观六路,敏锐察觉到宿主的攻击。如图 10 和图 11 所示
图10:蚊子复眼局部 扫描电镜图 (放大倍数:2,000X)
图11:单个小眼 扫描电镜图 (放大倍数:8,000X)
Chapter 6 蚊子为什么可以立在水上?
当雌蚊吸饱了血液,并成功躲避了宿主追击,它需要在水面进行产卵。蚊子是生物世界里少见的具有水陆“两栖"功能的昆虫。一条腿可以在水面上撑起蚊子体重约&苍产蝉辫;23&苍产蝉辫;倍的重量,蚊子腿的最外层是角质层,具有超疏水性能。
放到欧美午夜免费大片下观察我们发现,蚊子腿上覆盖着大量微小的羽毛状鳞片,每个鳞片上存在纵横交错的格栅状结构,可以容纳许多气体分子,在蚊子接触水面时形成气垫,并且外面满是防水的蜡质和烃类,帮助它在水面浮立产卵(如图 12 所示)。
图12 蚊子腿表面的鳞片 (左图,放大倍数:275X) 及鳞片上的格栅状结构 (右图:放大倍数:2,000X)
Chapter 7 蚊子为什么可以在天花板上自由行走?
在蚊子不行动的时间里,往往会藏在暗光处休息。为什么蚊子可以在天花板上来去自由呢?我们放到欧美午夜免费大片下观察发现,蚊子脚垫由两个钩子形的爪子和椭圆形的粘附垫构成,这种结构可以帮助它们用各种角度在墙壁、玻璃和天花板上自由行走、长时间粘附停留(如图 13 所示)。
图13:蚊子脚垫扫描电镜图
小小的蚊子在扫描电镜下竟然有这么多的特殊结构,万恶的蚊子也有神奇的一面,极其精妙的结构是其在地球上生存了&苍产蝉辫;1&苍产蝉辫;亿多年的基础。这些结构相互配合,让它能够自如的完成:寻找宿主、逆风飞行、吸血、躲避追击、浮立产卵等动作。
参考文献
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