人人讨厌的蚊子，为什么成了科学家的“宝贝”？

发布日期：2026-07-17

来源：中国实验动物学会

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1.中山大学中山医学院病原生物与生物安全学系. 广州510080. 广东省
2.国家原子能机构核技术（昆虫不育）研发中心. 广州510080. 广东省

夏天一到，很多人的烦恼清单里，蚊子始终占有一席之地。夜寐灯黑，耳边便响起熟悉的“嗡嗡”声；第二天醒来，身上又多了几个蚊子赠送的“红包”。因此，蚊子常常被贴上百害而无一利的标签，仿佛它们存在的唯一意义，就是考验人类的耐心。然而，蚊子如果真的只是一个单纯的麻烦制造者，恐怕不会反复出现在实验室里，更不会成为生物学、医学和工程学研究长期关注的对象。事实上，围绕蚊子的身体结构、飞行方式、唾液成分以及与微生物的关系，科研工作者已经开展了大量的研究，部分发现为医学器械、材料科学和航天工程的发展提供了灵感。这不禁让人产生一个疑问：这种令人厌烦的小生物，究竟凭什么值得科学家持续研究？

一个活了上亿年的老物种

在电影《侏罗纪公园》中，科学家曾试图通过琥珀中保存的蚊子血液来提取恐龙的DNA，从而复活史前生物。当然，目前的技术水平仍无法实现该想法，却无意间点出了一个事实：蚊子是一种极其古老的生物。化石和分子生物学研究表明蚊子的起源可追溯到白垩纪[1]，距今已有上亿年。在这漫长的时间里，地球经历过多次气候剧变和大规模生物灭绝，而蚊子不仅顽强地存活了下来，还扩散到几乎所有大陆和气候带，甚至在一些极端环境中也能发现它们的踪迹。例如，最近在冰岛首次确认发现了吸血蚊，引发了公众关注，也提示蚊子的地理分布会随着环境条件变化而改变[2]。

从演化的角度看，这并非偶然。蚊子在体型、生命周期、繁殖策略以及觅食等方面，逐渐形成了一套高度适应环境变化的生存方案，如它们能够快速繁殖、灵活利用不同类型的积水繁育后代，并适应不同的温度和栖息环境。正是这些看似不起眼的特征，使它们一次次经受住自然选择的考验，并延续至今。因此，在科学家眼中，蚊子并不只是令人厌烦的害虫，更像是一位历经亿万年演化检验的老生物工程师。理解它们如何生存且高效运作，往往能够为人类带来意想不到的启发。
生态系统里的隐形角色

在生态系统中，蚊子并不是孤立存在的生物，而是占据着独特生态位的重要成员。蚊子的幼虫（也称孑孓）生活在水中，是许多水生生物的重要食物来源。鱼类、蜻蜓幼虫以及部分两栖动物在早期生长阶段都会以孑孓为食[3]。成蚊同样是鸟类、蝙蝠和其他捕食性昆虫的重要食物来源[4]。虽然单只蚊子体型微小，但庞大的种群数量使它们成为食物链中不可忽视的一环。

图1 小魔花螳螂正在捕食一只雌性伊蚊[3].

除了作为生态系统中的能量中转站，蚊子还是环境变化的哨兵[5]。由于幼虫生活在水体中，它们对环境变化较为敏感。研究发现埃及伊蚊和冈比亚按蚊能够富集水体中的重金属，提示其具有作为水体重金属污染生物指示物的潜力[6]。此外，不同种类蚊虫对污染、盐度和温度的耐受能力也存在差异。例如，高温会限制淡色库蚊的活动范围，而低温则限制了致倦库蚊的分布[7]。这意味着蚊虫种群结构的变化，往往能够反映局部生态环境正在发生的变化。

当蚊子走进实验室——来自仿生学的启发

在实验室里，科学家把蚊子看成一位经验丰富的工程师。他们关注的并不是蚊子做了什么，而是它们如何做到的。毕竟，能够在亿万年演化中保留下来的生物，往往已经替人类完成了一次漫长的自然实验。

最典型的例子来自蚊子的口器。很多人可能都有这样的经历：蚊子吸血时，往往直到皮肤发痒，才意识到自己已中招。相比人类使用的注射针头，蚊子的叮咬似乎更加隐秘。这并非偶然，而是源于其精巧的口器结构，又称喙。蚊子喙由7根细长的针状组成，上、下颚表面带有微小锯齿，并伴随高频振动，从而在刺入皮肤时分散受力、降低刺激感。受这一机制启发，研究人员已经开发出多种仿生微型注射器和无痛注射针原型[8-9]，在疫苗接种和微量给药领域显示出应用潜力。类似的设计理念还被应用于微米尺度喷嘴和精细3D打印技术，这类喷嘴即使在极小尺度下，依然能够实现高精度、稳定的液滴输出[10]。

图2 仿生蚊子口器的超微尺度打印喷嘴[10]. 左侧为喷嘴显微图像, 其结构设计灵感来源于蚊子的口器; 右侧为该喷嘴在打印系统中的安装与工作状态, 可以看到其在极小尺度下仍能稳定形成液滴.

除了口器，蚊子的飞行能力同样引起了工程学界的关注。作为体型极小的昆虫，蚊子能够完成悬停、急转，甚至倒飞等高难度动作。研究发现，它们通过高频振翅和巧妙利用气流，在极低能耗条件下依然保持稳定飞行。这些研究成果正在为微型无人机、自主飞行机器人以及航天探测装置的设计提供灵感[11]，尤其是在复杂环境中的精细操控方面。由于蚊子腿表面的微纳结构以及超疏水特性，使得它们能够在水面短暂停留，甚至行走。这一特性已被用于开发水面行走装置、水体监测机器人以及微型救援设备[12]，为新型功能材料设计提供了新的思路。

以上研究并不是为了简单地模仿蚊子，而是借助其在漫长演化过程中形成的高效解决方案，去破解工程技术中的实际难题。从这个意义上说，蚊子不仅是自然界中的小昆虫，更是一座连接生命科学与工程技术的桥梁。

医学视角——从传播疾病到反向利用

提到蚊子与医学，人们首先想到的往往是疟疾、登革热、基孔肯雅热等蚊媒传染病。客观地说，蚊子确实是多种重大公共卫生问题的重要传播媒介，这也是人类长期致力于防蚊、控蚊的重要原因。然而，在医学研究中，蚊子并不仅仅以威胁的身份出现。恰恰相反，正是因为蚊子在吸血过程中与人体发生复杂而精细的相互作用，它们逐渐成为研究凝血、免疫反应以及病原体传播机制的重要模型。

例如，蚊子唾液中含有多种能够抑制血液凝固、减轻炎症反应的活性成分，这些物质可以防止血液迅速凝固，从而保证吸血过程顺利完成[13]。近年来，科学家正尝试将其中一些成分应用于抗凝药物和抗炎治疗研究，并探索其在血栓性疾病以及部分免疫相关疾病中的潜在价值。科学家还从蚊虫体内发现并分离具有特殊生物活性的微生物，来源于库蚊体内的溶瘤病毒M1便是其中之一。研究发现，M1能够选择性地感染并杀伤多种肿瘤细胞，但不影响正常细胞，因此在肿瘤治疗领域展现出应用价值[14]。当然，这并不是直接利用蚊子治病，而是借助蚊子这一特殊载体，帮助人们更深入地理解病毒与疾病之间的关系。

与此同时，围绕蚊媒疾病的防控，研究者也在尝试更加精准、环保的生物学策略。例如，以蚊制蚊技术通过释放经过经辐照绝育处理的雄蚊，使其与野生雌蚊交配但无法产生后代，从而逐步降低蚊虫种群数量[15]。与传统化学杀虫剂相比，这种方法更加精准，也有助于减少对环境的影响。这类策略体现的正是“理解蚊子，才能更有效地控制蚊子”的科研逻辑。

从医学视角看，蚊子既是需要防控的对象，也是帮助人类理解疾病机制的重要研究窗口。二者并不矛盾。很多时候，科学并不是简单地消灭一种生物，而是在理解它的基础上，更好地服务于人类健康。

图3 以蚊制蚊技术环节[15]. 该技术主要通过大规模饲养靶标虫, 经雌雄分离获得雄虫并对其进行辐照绝育处理, 将其释放至野外与野生雌蚊交配, 产生无法继续发育的后代, 从而逐步压低蚊虫种群数量.

重新看待那些不讨喜的生物

一个生物是否讨喜，从来不是衡量其价值的标准。在漫长的演化过程中，蚊子以微小的体型和看似简单的结构，形成了一套高效而稳定的生存策略。这些策略不仅帮助它们在自然界中延续至今，也为人类理解生命机制、改进工程技术和探索医学前沿提供了重要线索。正是通过研究这些看似不起眼、甚至令人厌烦的生物，科学不断拓展着认识世界的边界。

或许，当我们再次听到夜晚耳边熟悉的“嗡嗡”声时，依然会本能地感到厌烦，甚至下意识地挥起手掌。但至少，我们或许可以多一层认识：在科学的世界里，蚊子并不仅仅是一个令人头疼的麻烦制造者，更是一位历经亿万年演化检验的老生物工程师。理解这样的生命，并不意味着喜欢它们，而是帮助我们更深刻地认识自然，以及自然中那些隐藏已久的智慧。或许，这正是科学研究与科学普及的意义所在。

参考文献
[1]Azar D, Nel A, Huang D, et al. The earliest fossil mosquito. Curr Biol. 2023 Dec 4;33(23):5240-5246.e2.
[2]Koltz AM, Culler LE. The Arctic's growing mosquito problem. Science. 2026 Apr 16;392(6795):235.
[3]Griffin L. Laboratory evaluation of predation on mosquito larvae by Australian mangrove fish. J Vector Ecol. 2014 Jun;39(1):197-203.
[4]Bimbilé Somda NS, Maïga H, Mamai W, et al. Adult mosquito predation and potential impact on the sterile insect technique. Sci Rep. 2022 Feb 15;12(1):2561.
[5]Scavo NA, Vasquez C, Mutebi JP, et al. Leveraging mosquito surveillance data to assess ecosystem health. Trends Parasitol. 2025 Jun;41(6):424-427.
[6]Kinuthia, G.K., Ngure, V., Kamau, L. Urban mosquitoes and filamentous green algae: their biomonitoring role in heavy metal pollution in open drainage channels in Nairobi industrial area, Kenya. BMC Ecol Evo 21, 188 (2021).
[7]Du S, Murray RL. Road salt pollution alters sex ratios in emerging mosquito populations. Environ Pollut. 2023 Oct 1;334:122203.
[8]Li ADR, Putra KB, Chen L, et al. Mosquito proboscis-inspired needle insertion to reduce tissue deformation and organ displacement. Sci Rep. 2020 Jul 22;10(1):12248.
[9]Paige AS, Duvall LB. Vector biology: A mosquito's deadly kiss on the LIPS. Curr Biol. 2022 Aug 22;32(16):R874-R876.
[10]Puma J, Yang Z, Johnston E, et al. 3D necroprinting: Leveraging biotic material as the nozzle for 3D printing. Sci Adv. 2025 Nov 21;11(47):eadw9953.
[11]Singh B, Ahmad KA, Murugaiah M, et al. Quasi-steady aerodynamic modeling and dynamic stability of mosquito-inspired flapping wing pico aerial vehicle. Front Robot AI. 2024 May 7;11:1362206.
[12]Kim, D., Park, C.J., Koh, JS. et al. Small-scale robots inspired by aquatic interfacial biolocomotion. MRS Bulletin 49, 148–158 (2024).
[13]Shrivastava G, Valenzuela-Leon PC, Chagas AC, et al. Alboserpin, the main salivary anticoagulant from the disease vector Aedes albopictus, displays anti-FXa-PAR signaling in vitro and in vivo. Immunohorizons. 2022 Jun 23;6(6):373-383.
[14]Song D, Jia X, Gao Y, et al. STT3A-mediated viral N-glycosylation underlies the tumor selectivity of oncolytic virus M1. Oncogene. 2023 Nov;42(48):3575-3588.
[15]Guo J, Zheng X, Zhang D, et al. Current status of mosquito handling, transporting and releasing in frame of the sterile insect technique. Insects. 2022 Jun 10;13(6):532.