2024年1月10日发表在《公共科学图书馆·病原体》上的一项研究发现,温度越高,蚊子衰老得越快。这种衰老反过来又削弱了蚊子的免疫系统,使它们更容易感染疾病。由于气候变化导致全球气温上升,范德比尔特大学生物学研究生林赛·马丁和生物科学百年纪念教授Julián Hillyer的研究结果可能对蚊子数量和疾病传播产生严重影响。
根据世界卫生组织的数据,疟疾和寨卡病毒等媒介传播疾病每年导致70多万人死亡。它们约占所有传染病的17%,它们是由蚊子等吸血昆虫传播的。媒介传播疾病的可怕影响部分是由于一种极其简单的传播机制——被受感染的蚊子叮咬。
一般来说,当免疫能力强的人生病时,身体会产生一系列免疫反应(想想伴随COVID-19的令人讨厌的发烧)来消除感染。蚊子也会产生免疫反应来消除感染,但它们的免疫系统已经进化到对周围环境非常敏感。这是因为蚊子是变温动物,所以它们的体温会随着环境温度而波动。
根据马丁的说法,“这意味着在气候变暖的情况下,蚊子的体温会升高。”
蚊子和人类一样,也会经历衰老,这是它们的生理机能随着年龄的增长而减弱。马丁说:“如果蚊子老化了,它们暴露在更高的温度下,它们的免疫系统正在减弱,我们想知道:这是什么复合效应?”
为了测量蚊子对温度变化的反应,马丁在三个独立的温度和湿度控制的行走室中饲养蚊子,从出生到死亡。然后,她感染了7000多只蚊子,研究了它们在三个不同年龄和温度下的免疫反应。
“如果你做数学计算,结果是三个不同变量的48种不同组合,”范德比尔特生物学家Julián Hillyer说,他是马丁的论文导师和论文的合著者,“分析,计算上,相当复杂。”
Martin和Hillyer的论文特别关注一种叫做黑色素化的免疫反应,蚊子在病原体周围形成黑色素的硬壳,使它们缺乏营养。在显微镜下,沿着蚊子的腹壁可以观察到黑色素化。马丁发现,蚊子在较高的温度下衰老得更快,这反过来又削弱了黑化反应。
在未来的工作中,Martin和Hillyer实验室计划研究温度上升如何影响除黑色素化以外的免疫反应。他们还希望在免疫系统减弱和蚊子存活率之间建立联系,这可能对疾病传播率产生影响。
马丁说:“这很复杂,因为如果蚊子的免疫反应较弱,更容易被感染,它们也更有可能死于感染。如果它们在叮咬下一个人类受害者之前死亡,这可能会减少疾病的传播。”
马丁还强调,除了蚊子之外,这项研究还可能对其他变温昆虫产生影响。“蚊子是变温动物,但大多数昆虫也是,”她补充说,“我们真的需要调查气温上升将如何影响我们的农业系统、传粉媒介和其他传播疾病的昆虫。”