我們如何靠狗嗅出瘧疾

你相信我們能夠藉著身體散發出的味道，診斷一些世界上最致命疾病嗎？在這場生動的演講及現場示範中，生物學家詹姆士‧洛根介紹瘧疾偵測犬芙蕾雅出場，展現人類能靠動物驚人的嗅覺能力，偵測出感染瘧疾的化學訊息，藉此改變我們診斷瘧疾的方式。

瘧疾依然是世界上最致命的疾病之一

儘管過去二十年
我們已有重大的進展

全球一半以上的人口
仍然在瘧疾的威脅之中

事實上，每兩分鐘

就有一個小於兩歲的孩童死於瘧疾

我們的進展停滯了

我們在討論對抗瘧疾的同時
也面臨到許多挑戰

但其中一個困難是

在一開始就找到感染瘧疾的人

舉例來說，如果有些人對這種疾病
有一定程度的免疫力

那麼他們會被感染

並具有傳染性，然後傳染給別人

但不見得會出現任何症狀

這是個大問題
因為要找到這些帶原者

就像是大海撈針般困難

科學家數年來都在嘗試解決這個問題

但我今天想跟各位說的是

這項問題的解決之道
或許早已在我們的眼前

這個有點沉重的開場

附帶許多重要且嚴肅的統計資料

所以我希望所有人現在能放輕鬆

同時也讓我能夠稍微放鬆

讓我們大家好好深呼吸一下

哇！（笑聲）

吐氣

好了，我覺得快被你們吹走了

好了，我現在希望你們再做一次

但是這次我希望你們只用鼻子呼吸

我希望各位能夠感受一下你周圍的環境

其實我希望你們聞一下
坐在你隔壁的那個人

不管你認不認識他，我不在乎！

請貼上去，讓你的鼻子
靠近對方的腋下

你們少來了，別故作矜持

讓你的鼻子靠近腋下，好好聞一下

看看你能聞到什麼

（笑聲）

現在我們每一個人

可能都曾有過非常不同的感官體驗

有些人可能聞過非常令人愉悅的東西

或許是某人的香水

但有些人可能聞過不那麼討喜的味道

或許是某人的口臭或是體味

或許你甚至聞過你自己的體味

（笑聲）

但或許有一個好理由

可以解釋我們有些人
不喜歡特定的體味

歷史上

有著許多案例顯示出
疾病與氣味的關聯

舉例來說，傷寒聞起來
就像是烤焦的麵包

這味道不錯吧？

但接下來的例子會有點糟

結核病聞起來像不新鮮的啤酒

黃熱病聞起來像是在肉鋪裡一樣
像是生肉一樣的味道

事實上，當你檢查
這類形容疾病的字詞

通常會找到這些詞彙：

腐臭、難聞、腐爛、刺鼻

因此也沒什麼好驚訝

畢竟有些味道和體味都不是那麼好聞

如果我跟你說：「你很臭」

你不會覺得這是稱讚，對吧？

但是你真的很臭

你也剛發現到自己確實很臭

這是科學事實

我真的很想翻轉這個事實

要是我們用正面的方式
看待這些氣味呢？

要是我們能善用氣味呢？

要是我們能夠偵測生病時
身體所散發出的化學物質

並利用這種方式診斷疾病呢？

現在我們要開發出好的感測器
讓我們能夠做到這一點

但是，世界上最好的感測器
其實已經存在了

這感測器就是「動物」

動物生來就是要聞

牠們每天都依靠著鼻子過活

牠們偵測周遭環境

本質上來說，這行為能提供牠們

重要的保命訊息

想像你是一隻蚊子

你從室外飛進來，進入這個空間

正要進入到一個非常複雜的世界

被各處的氣味所轟炸

我們發現自己是一頭臭野獸

每個人都在產生
不同的揮發性化學物質

不是只有體味一種
而是相當相當多的化學物質

但不只有你

還包括你現在坐著的座椅

地毯、黏合地毯和地板的膠水

牆上的油漆，室外的樹木

你周遭的所有東西都在產生氣味

這隻蚊子必須要飛越
這個相當複雜的世界

牠必須在這個
相當複雜的世界中找到你

而每個人都知道──

誰總是被蚊子叮？請舉手

誰從沒被叮過？請舉手

總是有那麼一兩位討厭鬼從沒被叮過

蚊子要找到你其實很難

這都跟你的氣味有關

有些人聞起來令人反感
就不會吸引到蚊子

而且我們知道──

（笑聲）

我應該澄清一下：是令「蚊子」反感

不是令「人」反感

（笑聲）

而我們知道的就是
氣味是由我們的基因所控制

但是蚊子能找到我們

因為牠們擁有非常精準的嗅覺

而牠們能夠看清這團混雜的氣味

然後找到你或是哪個人
吸你的血飽餐一頓

但是，假設你們其中一人感染瘧疾
會發生什麼事情呢？

讓我們快速看一下瘧疾的生命週期

這相當的複雜

但是基本上是這樣：
一隻蚊子叮咬某人後被感染

一旦蚊子叮咬到受感染的人

寄生蟲通過嘴部進入到腸道

接著猛力衝破腸道，形成囊胞

然後寄生蟲繁殖，開始牠們的旅程

一路從腸道到唾腺

寄生蟲再從唾腺這裡
被注射到另一個人的身體

因為蚊子在叮咬時
會將唾液注射到人的身體中

接著在人體中
寄生蟲會歷經另一個週期

整個生命週期中的另一個週期

然後寄生蟲經過了肝臟，改變型態

然後再一次進入到血液中

最後這個人就會變得有傳染性

我們瞭解到寄生蟲

非常擅長操控宿主

藉此提升牠們的傳播能力

確保牠們能夠延續下來

如果這在瘧疾系統中發生
或許能夠說得通一件事情

這跟牠們所操控的氣味有關

因為氣味是關鍵因素

氣味是連結我們與蚊子之間的東西

那是牠們找到我們的方式

我們稱之為瘧疾操控假說

這是我們過去幾年一直在努力的事情

我們在研究中首先想要做的事情是

找出瘧疾感染是否會讓你

更容易吸引到蚊子

所以我和同事在肯亞設計了一個實驗

參與實驗的肯亞孩童睡在帳篷中

從帳篷飄出的氣味送進一個小空間

這裡面有一些蚊子

蚊子會做出反應

牠們會接近或是遠離那個氣味

這取決於牠們的喜好

現在有些參與者感染了瘧疾

有些則沒被感染

但重要的是，沒有一個孩子出現症狀

我們發現且看到這個結果時非常震驚

感染瘧疾的人

比那些未感染的人更容易吸引蚊子

讓我解釋一下這個圖表

我們統計「被孩童吸引的蚊子數量」

我們有兩組數據：
分別為治療前與治療後

在最左邊

長條柱代表未感染的人

當我們轉移到右邊
這些代表已感染的人

而他們漸漸具有感染性

當人處在具有感染性的階段時

他們更容易吸引蚊子

在這個研究中，我們治療孩童

替他們清除寄生蟲
然後再一次以他們做測試

我們發現到孩童接受治療後

吸引蚊子的特性消失了

所以並非只是人吸引蚊子

寄生蟲也用某種方式操控著宿主

使宿主更吸引蚊子

像是燈塔一樣顯眼，吸引更多的蚊子

這樣寄生蟲便能夠延續生命週期

接下來我們希望能找出

蚊子到底聞到了什麼？

蚊子偵測到了什麼？

為了做這件事情
我們必須搜集參與者的體味

我們用袋子包住他們的腳

這讓我們能夠搜集到從腳散發的氣味

腳對蚊子來說相當重要

牠們很喜歡腳的氣味

（笑聲）

特別是臭腳丫

這裡有人有腳臭嗎？

蚊子特別愛這個味道

我們把焦點放在腳上
搜集這些體味

蚊子與嗅覺——牠們的嗅覺感官

都相當複雜

如果牠們只偵測到一種化學物質
那事情就容易多了

但是沒有那麼簡單

牠們必須偵測許多
濃度正確的化學物質

對的比例、對的化學組合

所以你可以想像，這就像作曲一樣

各位知道，當你彈錯一個音符
或是彈奏得太大聲或太柔和

聽起來就不太對勁

或者像是食譜，當你用錯了食材

或是你煮太久或煮太少
味道嘗起來就不太對勁

氣味也是如此

它由一組正確組合的化學物質構成

我們實驗室的機器

都無法挑出這類的氣味訊號
這事情相當的複雜

但是動物做得到

我們在實驗室中做的事情

就是將微電極接上蚊子的觸角

想像一下這事多麼微小又困難

（笑聲）

我們也將微電極連接上觸角的細胞

這事有點不可思議

你在做這個實驗的時候
絕對不想打噴嚏

這樣做讓我們能夠測量觸角中

嗅覺受器的電流反應

如此一來，我們就知道
蚊子聞到了什麼

給各位看一下這個過程
這是昆蟲的細胞

我按下按鈕後，它會在一秒內反應

你會看到它對這個回應相當緩慢

氣味會被吹到這個細胞上

接著會變得有些瘋狂
它會發出一串呸呸聲

當我們停止發出氣味時
它會恢復到靜止電位

（快速爆裂聲）

（低頻率爆裂聲）

（快速爆裂聲）

好了，就放到這裡

所以你現在可以回家跟別人說
你看到昆蟲在聞東西

甚至聽到昆蟲在聞東西

這是個奇怪的概念，對吧？

但是這個方法真的很有效

它讓我們看到昆蟲偵測到了什麼

現在我們將這種方法
運用在瘧疾的樣本上

我們能夠發現蚊子偵測到了什麼

我們發現一些與瘧疾相關的化合物

主要是醛類

這組很臭的化合物
也就是瘧疾的訊號

所以現在我們知道瘧疾的味道

而且我們把蚊子當作一個生物感測器

讓我們瞭解到瘧疾
實際上聞起來的味道

現在我想像一下

各位可以放個馬具在一隻小蚊子身上

將小蚊子套上繩索，然後將牠帶出場

看看我們可否嗅出一群人

我的腦海中想著這件事

看看我們可否真的找到感染瘧疾的人

但是，這當然不可能是真的

但是有一種動物可以
協助我們做到這件事

狗有相當驚人的嗅覺能力

但是牠們還有一些更特別的地方

牠們具有學習的能力

大多數人在機場
對這個概念相當熟悉

狗會沿著排隊人群走
嗅一下你或是你的行李

為了找出毒品、爆裂物或是食物

所以我們想知道：
能否訓練這些狗聞出瘧疾的味道？

所以我們和一個慈善組織合作

這組織稱為醫療偵查犬
(Medical Detection Dogs)

我們想知道是否可以透過訓練
讓狗聞出瘧疾的味道

接著我們到甘比亞搜集更多氣味

包括感染及未感染兒童的氣味

但這次我們搜集他們穿過的襪子味道

用尼龍絲襪來搜集他們的體味

然後我們將這些味道帶回英國

交給這個慈善組織進行實驗

我現在可以讓你們看圖表

讓你們知道實驗進行得如何

但這可能會有點無聊，對吧？

確實有人說
別讓孩子和動物在現場示範

但是我們今天打破這項規則

讓我們歡迎他們上台

歡迎芙蕾雅

（掌聲）

還有牠的訓練員

馬克和莎拉

（掌聲）

他們當然才是這場秀的主角

（笑聲）

好啦，現在要麻煩大家保持安靜一下

不要四處走動

對芙蕾雅來說，這是相當陌生的環境

牠現在正仔細看大家

所以我們儘可能保持安靜
這樣會比較好

接下來要做的事情是

要芙蕾雅沿著這一排裝置走過去

每個裝置裡面都有一個罐子

罐子中有甘比亞孩童穿過的襪子

現在其中三隻襪子
是未感染孩童穿過的

只有一隻襪子
是感染瘧疾的孩童穿過的

就像你在機場看到的
想像這些襪子就是人群

然後狗要上前去聞一下

看看你們能不能看見牠察覺到瘧疾

還有牠能不能發現瘧疾就在那

在相當陌生的環境中
對狗來說是一項艱鉅的任務

所以現在我要把現場交給馬克

（笑聲）

第三個，好的

（掌聲）

完成了

我不知道是在哪個罐子裡面

馬克也不知道

這是一個真實的盲測

莎拉，牠選到正確的嗎？

莎拉：完全正確

詹姆士：正確，做得好，芙蕾雅！

真的太棒了

（掌聲）

這真的太神奇了

現在莎拉會交換罐子的位置

然後拿走那個有瘧疾氣味的罐子

現在我們有四個罐子

裡面都是未感染兒童的襪子

理論上，芙蕾雅應該沿路走過來

而且毫不停留

這相當重要，因為我們也需要知道

誰沒有感染瘧疾

牠也需要能夠正確做到這件事情

這真的是相當艱鉅的任務

這些襪子已經放在冷凍庫好幾年了

而且這襪子那麼小一個

想像如果這是一整個人體
它們正散發出重要的訊息

這真的是令人不可置信

好了，交給你了馬克

（笑聲）

（掌聲）

太厲害了！

太棒了！

（掌聲）

真是超級厲害！

太感謝你們了

讓我們給芙蕾雅、馬克、莎拉
一個熱烈的掌聲！

你們做得太好了

（掌聲）

真是個好女孩

待會牠會被好好款待

太棒了

所以各位剛剛親眼見到

這是真實的現場示範

我對此相當緊張

但我很高興看到實驗最後成功了

（笑聲）

但是這真的很棒
而且當我們執行時

我們發現到

這些狗可以辨識出那些感染瘧疾的人

正確率達 81%

這真的太不可思議了！

有 92% 的機率

牠們可以正確辨識出那些未感染的人

那些數字實際上

高於世界衛生組織的診斷標準

所以我們正在考慮
將狗部署在一些國家

特別是在進口港

去偵測那些感染瘧疾的人

這事情有可能成真

但是我們無法到處部署這些狗

所以我們目前考慮要執行的是

發展這項科技

可穿戴的科技

讓人能夠進行自我診斷

想像一下貼在皮膚上的貼片

可以偵測你的汗水

當你感染了瘧疾
貼片的顏色就會改變

或是利用更有技術性的東西

當你感染瘧疾時
會警示你的一款智慧手錶

如果我們利用數位的方式
那麼就可以搜集數據

你可以想像一下
我們可以搜集到全球的數據

這可能會徹底改變

我們追蹤疾病傳播的方式

改變我們控管工作的重點
以及應對疾病爆發的方式

最後達成消滅瘧疾的目標

除了消滅瘧疾以外

也能消除其他具有氣味的疾病

假如能夠善用大自然的力量
去發現那些氣味是什麼

那麼這件事情就可以成真

身為科學家，我們要想出新的點子

新的概念、新的科技

去處理一些世界上的大問題

但經常讓我嘆為觀止的是

自然界已經為我們準備好了

而答案

就在我們的眼前

謝謝大家

（掌聲）