科學家從河馬汗液上得到靈感,發現讓蚊子「滑倒」才是防蚊好途徑

2021-01-12 不能說的奇趣

雖然現在是冬天,但相信很多朋友仍然記得夏天時候那終日在身邊「嗡嗡嗡」發出煩人聲音的蚊子。最可惡的是自己經常成為蚊子的攻擊對象,穿個短褲短袖出門,卻經常帶個「紅豆冰」回家。

蚊子雖小,但帶來的影響可真不小。據研究,蚊子傳播的疾病達80多種,其中瘧疾,流行性乙型腦炎等疾病更是曾經讓多個國家人心惶惶。

在一般的觀念裡,我們認為蚊子是由於人體呼吸產生的二氧化碳作為媒介搜索目標。當然這是其中一個因素,事實上,蚊子還會「挑肥揀瘦」,專門尋找合乎「口味」的對象。

因為人體的溫度、溼度和汗液內所含有的化學成分都是蚊子感應的因素,因此體溫高、愛出汗的人身上分泌出的氣味中含有較多的胺基酸、乳酸和氨類化合物,更容易引誘蚊子。

通常防蚊就那幾招,一種是掛個可以驅蚊的小物品在身上,另外一種就是點蚊香還有噴驅蚊液,但很多時候效果一般,時間過去了依舊會成為蚊子的目標。

只不過最近日本的花王就通過另類的一種方式試圖解決這個困擾了人類多年的煩惱。

對比於在氣味上讓蚊子牴觸從而達到驅趕蚊子的效果,花王卻試圖在物理層面驅趕蚊子。這個方式說來好笑,那就是讓蚊子「滑倒」,也就是讓蚊子「摔一跤」。

當然,這聽上去相當的滑稽,但花王內部有一個研究中心,也有一幫研究人員,因此這還真的不是在開玩笑。他們為此還做了一個對比實驗,驗證這個技術的可行性。

首先他們在實驗室觀察到蚊子在仿人體皮膚上從停留到吸血,其實是有一系列的前置動作需要完成的。

藉助高速攝像機的記錄,蚊子首先是接觸皮膚,然後0.01秒的時候,蚊子會先降低衝擊時產生的對自身的震動,在這個非常短暫的時間段內同時通過步足上的感覺毛確認接觸的是皮膚。

0.05秒的時候,通過步足抓住皮膚表面進行固定,0.07秒的時候停止振翅,收起翅膀。也就是說,在不夠0.1秒的時間裡,蚊子就已經完成了降落和人體皮膚的確認。

0.1秒的時候蚊子將後腳穩住,同時擺出吸血的架勢,然後將口器插進皮膚繼而吸血。經過大量的數據觀察,發現蚊子完成整個過程只需要0.22秒左右的時間,著實令人驚訝。

這樣的實驗研究主要是從蚊子從接觸皮膚到穩定,再到吸血的行為,因此研究人員試圖從這一系列的動作上進行破壞,也就是說讓蚊子無法穩穩地停在皮膚上,也就無法觸發吸血的步驟。

研究人員將他們研發的一種名為低粘度「シリコーンオイル」(俗稱是矽油)的物質塗抹在仿皮膚材質上,然後觀察蚊子的一系列動作。

依據高速攝像機記錄的畫面可以看到,在此前一系列的動作和之前是一樣的,蚊子正準備降落到皮膚上進行確認,但因為皮膚上覆蓋有該物質,蚊子沒有停下翅膀,反而是繼續振翅離開皮膚表面。

從另外一個實驗裡,研究人員將該物質塗抹在其他物體上,顯示了蚊子接觸到界面的時候並沒有停留,反而像踩到彈簧一樣快速地離開,具有相同的效果。

這是因為,該物質能夠讓蚊子的步足在接觸到之後產生一股牽引力,類似於毛細現象。這樣的牽引力對於諸如蚊子這種小生物來說恰好代表著一個危險的信號,代表著自身有可能會被拉扯進液體而無法脫身。

因此當蚊子接觸覆蓋有該物質的皮膚時候察覺到這種牽引力,意識到危險,繼而離開,也就無法完成吸血這個動作。

當然,因為這種驅蚊的方式是作用在皮膚上,因此還有相關一系列的測試需要進行。但其實,這種驅蚊的方式早就在自然界裡存在,不得不說在人類飽受蚊子折磨的同時,自然界裡其實早就有了答案。

它就是為人熟知的動物,河馬。河馬的汗水一開始分泌出來是透明的,但隨著時間過去就會逐漸變成深紅色。

這種特殊的汗水不僅能夠起到防曬的作用,還因為具有驅蚊的作用而進入了科學家的視線裡。

在2020年9月《科學報告》上刊登了一篇由日本科學家研究的,題為《Mosquito repellence induced by tarsal contact with hydrophobic liquids》的科學論文,就從液體的角度剖析了驅蚊的效果。

(相關論文部分章節)

科學家們從河馬身上得到啟示,研究液體對蚊子產生的作用。研究團隊首先分析了蚊子的步足在不同液體上停留所產生的不同現象和數據。

然後通過眾多的實驗收集了蚊子的動作,以及蚊子在接觸到不同液體物質時候停留和離開的時間。

(c為蚊子在不同液體物質停留時間)

通過對河馬的研究,科學家們發現了蚊子在其汗液上停留的時間與其他測試的液體物質相比是最短的,而L-PDMS,即低粘度的「シリコーンオイル」物質,與河馬的汗液有異曲同工之妙。

這也就解釋了為什麼河馬的汗液具有驅蚊的作用,將從河馬身上的汗液發現的原理應用到相關產品上,也就產生類似的驅蚊效果。

(科學家從河馬身上採集的數據對比)

或許在不久的將來,還真的能夠全面實現蚊子無法停留在人體上吸血的景象。屆時在夏季終日被蚊子困擾的煩惱,也有可能一去不復還啊!

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