原文作者：Krisztian Magori
本周，在ChatGPT和DALL-E的帮助下，Krisztian Magori讨论了关于夜间人造光（Artificial light at night, ALAN）对滞育和非滞育库蚊影响的近期研究，并分析了ALAN对库蚊动态变化和在光污染严重的城市地区西尼罗病毒传播的影响。
ALAN是指在日落后由人造光源产生的、照亮户外环境的光。研究表明，夜间暴露在人造光下会扰乱昼夜节律，从而导致睡眠障碍、情绪变化和其他健康问题。此外，ALAN已被证明对野生动物及其栖息地有重大影响，包括迁移模式和交配行为的变化。
ALAN会破坏许多动物的自然昼夜节律和行为，包括改变迁移模式、进食习惯和交配行为。此外，ALAN可以吸引昆虫和其他猎物，这可能对食物网和生态系统动态产生级联效应。例如，研究已证明海龟会因为海滨的灯光而迷失方向，导致孵化存活率下降。ALAN对野生动物的影响可能对个别物种和整个生态系统的健康和生存产生重大而持久的影响。
蚊子会被人工光源所吸引，它们在有灯光的地方出现会增加疾病传播的风险。此外，ALAN暴露会改变蚊子的行为和生理，可能会影响它们寻找宿主和交配的能力。例如，Sheppard等人的一项研究发现，夜间暴露在人工光源下会降低按蚊的叮咬率，并改变其昼夜节律。
库蚊是西尼罗病毒和其他疾病的传播者，它们会被人工光源所吸引。滞育期是蚊子生命周期中的一个关键生理时期，使得它们能够在不利的条件下生存，如低温或干旱。在滞育期，蚊子会暂停生长、繁殖和代谢活动，并且可以在这种状态下保持几个月。这使蚊子能够在恶劣的环境条件下生存下来，并确保它们的后代存活。滞育期是一个复杂的过程，由环境和生理因素共同调节，它在蚊媒疾病的生存和传播中发挥着关键作用。
库蚊的滞育期受昼夜节律的调节，昼夜节律是体内生物钟，有助于使生理过程与外部环境同步。光周期，或日照的长度，是调节库蚊昼夜节律和滞育期开始的关键环境线索。随着日照时间的减少，库蚊的昼夜节律也会改变，继而诱发休眠。因此，昼夜节律和光周期对滞育的调节是决定库蚊的生存和持续性的关键因素，也影响它们传播疾病的潜力。
在之前的一项研究中，俄亥俄州立大学昆虫学系的Lydia R Fyie、Mary M Gardiner和Megan Meuti发现，在实验室中暴露在昏暗人工照明环境（4 lux）下的滞育蚊子结束滞育期，变得生殖活跃，获得的脂肪含量较少，卵泡发育较大，以脊椎动物血液为食，并产生有活力的卵和幼虫。他们的研究结果表明，在城市等光线充足地区的库蚊可能直到一年中晚些时候才进入休眠期，在传统的蚊子季结束后仍继续叮咬动物和人类，进行繁殖并可能传播疾病，如西尼罗病毒。
FlyBox的原理图。FlyBox的原理图（上图）和FlyBox的正面图（左下图）被展示出来。右下图为蚊子行为监测的记录图像实例。本图出自Araujo等人在2020年的研究。
在他们最新发表的研究中，同一实验室的Matt Wolkoff、Lydia R Fyie和Megan Meuti进一步研究了ALAN对滞育库蚊和非滞育库蚊绝育的影响（充分披露：我是他们手稿的审稿人之一）。所有滞育库蚊和非滞育库蚊或在黑暗里接触6小时的ALAN，或在正常黑夜里待6小时，之后它们在黑暗中被限制2天，没有外部的昼夜更替，以测量它们的内源性昼夜节律活动。蚊子被单独饲养在一个被称为FlyBox的巧妙装置中，它们的自发活动通过红外LED泛光灯下的网络摄像头记录下来。2天后，蚊子被安乐死，以测量蛋白质、果糖、水溶性碳水化合物、糖原和脂质水平，以比较接触和不接触ALAN的雌性库蚊。
作者发现，虽然与非滞育蚊子相比，滞育雌蚊的自发活动水平明显较低，但接触ALAN后，滞育蚊子的活动水平有所提高（但不太明显）。虽然所有组别的蛋白质和果糖水平都极其相似，但与滞育蚊子相比，非滞育雌蚊的水溶性碳水化合物和糖原的水平更高。然而，尽管ALAN显著降低了非滞育蚊子的糖原和水溶性碳水化合物水平，但它增加了滞育雌蚊的糖原水平（仍不显著）。
此效果图显示光污染存在（红色）和不存在（蓝色）的光周期如何影响蚊子昼夜活动和代谢物水平的季节性差异。(A) 在没有ALAN的情况下，LD蚊子的活动水平明显高于SD蚊子，而ALAN导致SD蚊子的活动略有增加，接近显著水平（Tukey's HSD, z = -2.393, p = 0.078）。在不同的饲养条件下，蛋白质水平（B）和果糖水平（C）在两组蚊子中都没有明显变化。(D) 在LD条件下，ALAN明显抑制了蚊子体内水溶性碳水化合物的积累，但在SD条件下没有。(E) 在没有ALAN的情况下，LD蚊子体内积累的糖原明显多于SD蚊子，而且ALAN明显抑制LD条件下的糖原积累。在ALAN存在的情况下，LD蚊子和SD蚊子之间无明显差异。(F) 不同饲养条件下的蚊子体内脂质含量没有明显变化。点表示每个归一化数据集计算的平均值；而垂直条表示95%的置信区间。字母代码表示统计学上的不同组，由Tukey检验计算。以上部分来自Wolkoff等人2023年的研究。
那么，这一切意味着什么呢？作者认为，这些发现表明，光污染导致非滞育雌蚊子改变了它们的新陈代谢或进食行为。这些蚊子体内糖原和水溶性碳水化合物的减少，可能会通过降低繁殖力和缩短寿命而导致体质下降。相反，光污染增加了滞育蚊子的自发活动，这表明它们可能有能力进行吸血，正如他们以前的研究中所证明的那样。这可能会延长蚊子的活动周期，并延长城市地区在秋季的西尼罗病毒高传播期（相对于农村地区）。总之，城市灯光可能使蚊子在夏季变得更弱，但在秋季变得更强，活动时间也更长。
随着全球城市化进程的加快，光污染也加剧，更多地区的蚊子将接触到人造光，这使这些研究的结果更有意义。虽然我们了解光污染对滞育蚊子的影响，但还需要进一步研究人工光对非滞育蚊子在吸血活动、繁殖力和生存方面的影响。一个有前景的途径是比较城市和农村地区库蚊种群动态和西尼罗病毒传播的季节性，这些地区有不同程度的光污染。然而，这可能会因为城市和农村地区其他重要决定因素的不同而变得复杂，如温度、营养水平、宿主可用性、物种分布和其他许多因素。夜间人工照明对蚊子和其他生物的影响是一个重要的新研究领域，我期待着从该论文作者和该领域的其他人那里了解到更多的新发现。
作者说明：在写这篇博文时，我使用了不同种类的AI。前5个介绍性段落的草稿是由ChatGPT写的，我将其编辑成现在的形式并添加了链接。ChatGPT无法在最后5段中提供帮助，因为这些段落更加具体。在这个过程中，我明白了它的能力和局限性，这里就不详细介绍了。封面
是由DALL-E生成的，提示词是“蚊子在城市灯杆周围嗡嗡作响”。
Krisztian Magori （BugBitten博客编辑）
Krisztian Magori是东华盛顿大学生物系的生物统计学助理教授。他是一名疾病生态学家，对宿主、媒介、病原体及其生物和非生物环境之间的复杂关系感兴趣。您也可以在https://kmagori.weebly.com 上关注他的博文。
转自：“BMC科研永不止步”微信公众号
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