進化により蚊は隠密で敏感な吸血鬼になった

Firefly Books Ltd. の許可を得て、Erica McAlister 著『 The Inside Out of Flies 』から抜粋して改変しました。

ハエの口器は、餌の選択と同じくらい見事で多様です。種間だけでなく、ライフステージ間でも異なります。すべての幼虫は口器を持っていますが、中には非常に単純な構造の幼虫もあり、植物から肉までさまざまな餌を噛んだり吸ったりするのに適しています。そのような肉食性のグループの 1 つが、イエバエ科 (イエバエの仲間) のPhilornis属で、フロリダからアルゼンチンまでのアメリカ大陸に生息しています。この属の約 50 種のすべてに、幼虫が鳥を栄養源としています。現在までに、タカからハチドリまで 150 種を超える鳥に寄生することが知られています。種によって幼虫は鳥の糞、または雛鳥や時には成鳥の血を餌とし、ときには外部に付着し、ときには鳥の皮膚に潜り込んで血や組織を食べます。成虫は餌場にそれほど侵入せず、すべて自由生活で、腐敗した物質を食べます。これらの種のうちの 1 つは、かなり有名な鳥のグループに寄生しているため、大変な問題になっています。20 年前、 Philornis downsi がガラパゴス諸島に現れ、ダーウィンフィンチを食い荒らし始めました。

これは鳥にとっては悪い話かもしれないが、幼虫と成虫の段階で食生活を分けている良い例である。成虫の口器は幼虫の構造とは非常に異なっており、液体の食物を吸うのに適応しており、これは非常に有利な状況である。半変態種、およびミツバチなどの一部の完全変態種は、生涯を通じて同じ食物を食べる。成虫のミツバチは花の蜜と花粉を探し、それを自分と未成熟のハチを含むコロニーの残りのメンバーの餌とする。この食物源の量と質の変化は、すべての世代にわたって影響を及ぼします。これはハエでは非常にまれで、成虫と幼虫はしばしば非常に異なる環境に生息し、非常に異なる食物を食べる。

成虫のハエは、唇を2つの異なる吸血形態に大きく発達させています。吸血用に発達した口器は口蓋型と呼ばれ、ハエの場合、口器は2つの形態のいずれかになります。1つは、蚊に見られる（そして感じられる）柔軟な探針状の口器で、これは柄型と呼ばれ、もう1つはイエバエに見られる、唇型と呼ばれる、たるんだスポンジ状のパッド状の口器です。

栄養管の進化は花粉媒介者の間では広く知られていますが、おそらく最も悪名高い「吸血者」は、血を吸う吸血種です。最もよく知られているのは蚊です。正確には、卵の発育に血液を必要とするメスですが、成虫のメス全員が吸血者であるわけではありません。吸血者は、人間や他の動物の病原体の最も有害な「ベクター」、つまりキャリアであり、当然のことながら非常によく研究されています。メスが最初にしなければならないことは、血のついた食物源を見つけることです。メスは「給餌場所」を感知する必要がありますが、これは化学的、視覚的、および温度的な手がかりによって決定されます。匂いは、口の周りの長い感覚器官である触肢によって感知されます。これらの蚊やその他の刺す昆虫を狂乱させる匂いは、二酸化炭素と、オクテノールと呼ばれるアルコール、またはキノコアルコール（これを自然に生成する多くの生物の 1 つ）です。二酸化炭素を吐き出すことは誰でも知っていますが、息や汗の中にオクテノールの雲も放出しています。なんとも楽しい考えです。興味深いことに、蚊はワインの匂いを好むようです。ですから、ベッドの横にグラスを置いて、蚊を自分ではなくワインの方に誘い寄せるといいかもしれません（ただし、二酸化炭素の問題があるので、呼吸も止めなければなりませんが…）。蚊が近くに来ると、宿主が発するカルボン酸（さまざまな酸）などのより微妙な化合物に注意を向け始めます。その化合物によって、蚊が着地して最終的に攻撃する場所が決まります。

蚊は宿主に止まると、口吻を使って皮膚のすぐ下で体を縦横に走る毛細血管と呼ばれる非常に小さく壁の薄い血管を探知する。その正確なメカニズムはつい最近になってようやく解明された。2015年、ソウル国立大学のジェ・ウォン・ジョン氏と研究チームは、蚊が口吻を使って血管を見つけ、気づかれずに吸血する仕組みについての研究結果を発表した。その理由について、研究者らは「探知に失敗すると宿主動物に存在を察知され、相当なリスクにつながる可能性がある。死はそうした『相当なリスク』の1つだと考える」と記している。

研究チームは、口吻に嗅覚受容体 AaOr8 と AaOr49 (非常にキャッチーな名前) を含む感覚毛を発見しました。これらの受容体は宿主の血流に含まれる化学物質によって活性化され、メスの蚊が血液を正確かつ迅速に見つけることを可能にします。

蚊（および他の多くのハエ）の刺す口吻は単一の構造ではなく、使用しないときは一緒にまとめられている、スタイルトと呼ばれる 6 つの独立した細長い口器で構成されています。これらは互いに並んで束または合食を形成し、厚い外側の覆いである唇に包まれています。唇は、蚊が皮膚を刺すときに表面に集まる部分であり、使用していないときは繊細な器官を保護し、使用するときには物理的なサポートを提供します。

宿主に刺入するのに適した場所を見つけるために、メスの蚊は、ドリルを始動させるのと少し同じように、口針を振動させます。上顎の端にあるラキニアと呼ばれる部位の縁には小さな歯があり、ドリルビットとして機能して皮膚を掘り進み、吸血が始まると口針を所定の位置に維持するアンカーとして機能します。ハエの頭の中には、上顎の基部を引っ張ったり押したりする牽引筋と牽引筋があります。これらの筋肉に付着した融合した弾性構造により、素早い刺入動作が可能になります。刺入すると、下顎と呼ばれる把持構造が宿主の組織を引き離し、最も大きな口針である唇が周囲を探り始めます。この口針の端に、受容体 AsOr8 と AaOr49 があります。血液が検出されると、唇が血管を突き刺して血液を吸い上げます。これは、私たちがストローでブラッディ マリーを飲むのと似ています。血流を維持するために、彼女は下咽頭から感覚を麻痺させる鎮静剤を含む唾液を放出する。彼女は皮膚の下のスタイレットを探り、曲げてこれらの血管を見つける。まるで、危険な行為をするために暗闇に手を伸ばしているタコの腕のようだ。

刺し通しが終わると、蚊の頭にはできるだけ多くの血を吸い上げるための構造も備わっています。メスの頭には 2 つの吸引ポンプがあり、小さい方は口吻の先端に、大きい方は喉または食道の根元にあります。吸血を開始するには、最初のポンプが開いて圧力を下げ、血液を口吻に吸い上げます。次に 2 番目のポンプも同じ働きをして、血液をさらに体内に吸い上げます。

吸血動物が餌に知られずに吸血するのは難しいが、捕食性のハエが餌で傷つけられないことも重要だ。そこで、吸血動物や捕食動物は自分たちを助ける武器を開発してきた。自分の2倍も大きいバッタを捕まえるのはいいことだが（頂点捕食者であるムカデバエはそれが大好きなのだ）、餌を食べようとしている時にその長い手足を振り回すのに対処するのは大変だ。ムカデバエや、ウマバエを含む他の多くの科は、落ち着いて獲物またはその上で食べる前に、獲物またはその一部を麻痺させる方法を編み出してきた。多くの種類のハエは有毒であり、ハチ、スズメバチ、アリのように改造した産卵管から毒を投与するのではなく、クモと似た方法で獲物に毒を注入する。

双翅目動物の毒の調査はなかなか進んでいませんが、今ではそれがむしろ珍しいものであることがわかっているので残念に思います。ムカデバエから新たに 10 種類の毒が発見され、そのうち 6 種類には、ハチ、スズメバチ、アリ、ヘビ、巻貝、カモノハシなど、他の有毒生物にはないタンパク質が含まれています。想像力に欠けるかもしれませんが、これら 10 種類の毒は、現在、アシリディン 1 から 10 (アシリダエ科にちなんで) と命名されています。これらの毒は純粋に麻痺させるもので、外部から食物を消化するのに役立つ酵素は含まれていませんが、代わりに主にペプチド (アミノ酸の短鎖) とより大きなタンパク質で構成された有毒なスムージーであり、受容者の組織を薬理学的に分解します。しかし、これは標的の被害者にとってはひどいことのように思えるかもしれないが、これらの新しいペプチドは現在、痛み、心臓血管疾患、糖尿病などの治療に役立つよう人間への使用がテストされている。これはほんの一例に過ぎないが、研究分野としてはその可能性が指摘されている。