怎样用狗嗅出疟疾

如果我们可以通过身体发出的气味来诊断世上最致命的疾病，这会怎样呢？生物学家詹姆斯 洛根（James Logan）用精彩讲解，并且通过一条可以闻出疟疾病原的狗，芙蕾雅，来向我们生动展示了，如果我们能利用动物探测出和感染相关的化学物质，人类诊断疾病的方式将被改变。

疟疾仍然是人类在
地球上最大的杀手之一。

尽管在过去20年里，我们在
疟疾研究领域取得了卓越的进步，

全球仍然有近一半的人
正面临疟疾的威胁。

事实上，每2分钟

就有一名小于2岁的儿童死于疟疾。

我们的进展停滞不前。

在应对疟疾方面，
我们依然面临很多挑战。

其中一个难题是

要第一时间找到疟疾病原
携带者很不容易。

比如，如果有人对疟疾
有一定程度的免疫力，

他们会被疟疾感染，
在感染后把病毒传给其他人，

但是他们本身并不会
表现出疟疾感染征兆。

这会造成很大的问题，
因为，要怎样才能找到这群人呢？

这就好像大海捞针那么难。

这些年，科学家一直致力于
寻找解决这个问题的方法，

但是我今天要告诉大家，

解决问题的办法可能一直就在

我们眼皮底下。

这个开头有些沉重，
有很多非常重要的数据，

下面我希望大家放松一下，

也帮我稍微放松一下。

让我们一起深呼吸...

哇 。（笑声）

然后呼气。

接下来要讲的可能会
让大家大吃一惊。

好，现在我要大家再配合我一次，

不过这次，我要让你只用你的鼻子，

我希望各位用鼻子
好好感知一下周围的环境。

事实上， 我希望各位用鼻子
闻闻坐在你身边的那位，

尽管你们互不认识，没关系。

凑过身子去闻闻他们的腋下

来吧，别像英国人（那么死板)，

把鼻子凑到腋窝下，好好闻闻，

看你闻到了什么。

（笑声）

我们每一个人

都有不同的感官体验。

有些人可能闻到了令人愉快的气味，

可能是某人的香水味道。

但是我们中有些人可能
闻到的不是那么令人愉快的气味，

也许是某人的口臭或是身体异味。

也许你闻到了自己的味道。

（笑声）

但是，可能由于某个原因，

我们中的一些人不喜欢某种体味。

纵观历史，

诸多例子证明许多疾病
和某种气味有紧密联系。

比如，伤寒闻起来明显
像靠烤黑面包的味道。

这个味道还不错，是吧？

但是接下来的味道就没那么好了。

结核病闻起来像不新鲜的啤酒，

黄热病闻起来像肉铺里生肉的味道。

实际上， 当你看到各种

用来描述疾病的文字，

你往往会看到这些字眼：

“霉烂，” 恶臭“，”腐烂“，或”刺鼻“。

所以也难怪，

这些气味和体臭有不好的名声。

如果我说 ”你闻起来有股味道“，

你们不会把这当成表扬， 是吧？

但是你们闻起来确实有股味道。

你们刚才也发现了这点。

这是一个科学事实。

我很愿意颠覆这一切。

假如我们能对气味持有正面的态度，

好好利用它呢？

如果我们能发现

生病时身体释放的化学物质，

并且用它来诊断病情会如何？

我们需要去开发有用的传感器，
帮我们来做这个工作，

然而事实上，最好的传感器
早已存在于这个世界，

它们就是动物。

动物天生嗅觉灵敏，

它们每天靠鼻子过日子。

它们能感知周围的环境，

环境提供给它们重要的信息，

告诉它们生存的基本原理。

想象一下如果你是一只蚊子，

你刚刚从外面飞进这间屋子。

现在你进入了一个很复杂的世界，

你被周围各种味道包围。

我们刚刚已经发现我们
是一群有异味的家伙。

我们每个人都在产生
不同的易挥发化学物质。

不只是一种化学物质，像体味——

其中包含大量化学物质。

不仅仅是你，还有你坐的椅子，

地毯，把地毯粘到地上的胶水，

墙上的油漆，外面的树。

你周围的一切都在产生气味，

蚊子要飞过的是
一个非常复杂的世界，

并且蚊子要在
这复杂的世界里找到你。

你们每一位都会知道...

来，请举手，谁总被蚊子叮？

还有谁从没被蚊子叮过？

总有一两个讨厌的家伙
从没有被蚊子咬过。

可蚊子找到你可不是一件容易的事，

这都和你散发出的气味有关。

不招蚊子叮咬的人闻起来很讨厌，

我们知道的是——

（笑声）

我应该澄清一下，
我是说蚊子讨厌的味道，

不是我们人类讨厌的味道。

（笑声）

我们现在知道，

这是由我们的基因决定的。

但是蚊子能够辨别这些气味，

因为它们有高度灵敏的嗅觉，

它们能穿过各种臭气污泥，

找到你并且吸食你的血。

但是如果我们中有一个人
感染了疟疾，那会发生什么呢？

让我们快速看看疟疾的生命周期。

这挺复杂的，

基本上是这样：蚊子要
通过叮咬人导致感染。

一旦它叮咬了感染疟疾的人,

寄生虫会通过它的嘴进入肠道，

然后冲破肠道并产生囊肿，

接着寄生虫完成自我复制，

然后从肠胃进入唾液腺，

当蚊子叮咬人类时，
会从唾液腺通过唾液

把疟原虫注入人体。

在人体，疟原虫开始了另一个周期，

一个全新的生命周期。

病原经过肝脏， 发育变化，

然后再进入血液循环，

最终这个人开始具有传染性。

关于寄生虫的世界，
有一点我们是知道的，

那就是它们非常善于
通过操纵它们的宿主

来增加疾病的传播，

以确保疟原虫继续传播下去。

如果这发生在疟疾传播的体系，

不难理解，

这和它们操作的气味有关，

因为气味是关键。

气味把蚊子和我们连接在了一起，

蚊子通过气味找到我们。

这就是我们所说的蚊子操纵假设，

也是我们近些年致力研究的课题。

我们研究的第一个课题

是去发现是否感染疟疾

会让你更加吸引蚊子。

于是在肯尼亚，
我和同事们设计了个实验，

我们让实验参与者，
肯尼亚的孩子在帐篷里睡觉。

帐篷里的味道被吹到
装有蚊子的实验间，

蚊子做出相应的行为反应。

它们要么飞向气味，要么远离气味，

基于蚊子对气味喜欢与否。

这些参与者中
有的是疟疾病毒感染者，

有的是非感染者，

但重要的是，

这些参与实验的孩子
都丝毫没有疟疾症状。

我们发现，实验的结果
是相当令人震惊的。

被疟疾病毒感染的人

明显比没有被感染的人更吸引蚊虫。

我来解析一下这个统计图。

纵轴是"被孩子吸引的蚊子数量"。

我们有两套数据，
接受治疗之前和之后的数据。

在图上最左边，

直条代表没有被感染的孩子

沿着右边，

这些代表被病毒感染的孩子，

按照被疟疾病毒感染的阶段排列。

当孩子正处于被感染阶段时，

他们对蚊虫有相对显著的吸引力。

在这个实验中， 我们做的

显然是给孩子进行治疗，

去除寄生虫，

然后我们再给他们做检查，

我们发现曾高度吸引蚊虫的特征

在孩子接受治疗后消失了。

原来不是这些人吸引蚊虫，

而是寄生在他们身体里的
疟原虫通过操纵宿主

而吸引蚊虫，

它们像信号灯一样吸引更多的蚊虫，

于是病毒可以继续循环传播下去。

接下来我们要去找的是

蚊子到底闻到了什么。

它们察觉到了什么？

于是我们从实验参与者
身上搜集体味，

用袋子裹在他们脚上

来采集他们的脚散发的气味，

脚对蚊子很重要。

它们非常喜欢脚的气味。

(笑声）

特别是干酪味脚气，
你们中有谁有这种脚气吗？

蚊子喜欢这个气味。

除了采集脚的气味，
我们还采集了体味。

蚊子和它们的嗅觉

是比较复杂的。

如果它们只是分辨一种
化学物质，问题就简单多了，

但是事实并非如此。

它们需要分辨出好几种化学物质，

这些物质有着正确的
化学浓度，适当的比例

和正确的化学成分组合。

在某种程度上，
你可以把这想象成一份乐谱。

如果一个音符出错，
或者你演奏得太大声或者太小声，

听起来就不对劲。

或者像菜谱，如果放错一个原料，

或者煮得时间太长或太短，
味道就不对了。

气味是同样的道理。

它是各种化学物质恰当混合产生的。

我们实验室里的机器
在识别气味发出的信号方面

表现还不够——
这个过程挺复杂的。

但是动物能做到， 在实验室里，

我们将电极连接到蚊子的触角，

想象一下这有多么不容易。

（笑声）

我们把电极和蚊子触角里
的细胞连接在一起，

这很难以置信。

你可不想在
做这个实验的时候打喷嚏，

这是毫无疑问的。

这个办法能够能让我们

测量蚊子触角上的
嗅觉感受器的回应，

于是我们就能看见它们正在嗅什么。

让我给大家展示一下
这是怎么回事。

这是昆虫的一个细胞，

我一按按钮，它马上回应，

你们要看到的是蚊子的反应。

一股气味被吹向细胞，

有点像朝一颗覆盆子果实吹气，

当我们停止释放气味时，
就不会再出现任何回应。

（发出咔嗒声）

（低沉的噼啪作响声）

（快速的噼啪作响声）

好了，

你们回家之后可以说
亲眼看见了昆虫闻气味的过程，

甚至听见了昆虫闻气味的过程——
挺奇怪的概念，不是吗？

这个方法很不错，

能让我们看见昆虫闻到了什么。

用同样的方法来处理疟疾样本

能让我们知道蚊子侦测到了什么。

我们发现和疟疾相关的一些
化学成分，主要是醛类化合物，

这些化合物发出气味，
传达了疟疾在这里的信号。

于是现在我们知道疟疾的气味了，

并且我们用蚊子作生物传感器

告诉我们疟疾闻起来是什么味道。

想象一下，

如果你能够给小小的蚊子带上挽具，

把它放出去，给我们带路，在社区里的

居民身上嗅来嗅去——

这时我脑子里出现的想法——

看看它是否能找出疟疾感染者，

当然这是做不到的。

可是有一种动物可以
帮我们完成这样的任务。

狗有高度灵敏的嗅觉，

更神奇的是，

它们有学习的能力。

你们大多数在机场
对这一幕比较熟悉，

狗走过一排人群去闻
你的行李箱或你，

看你有没有携带毒品，
易爆物或者食物。

于是我们想知道是否可以训练狗

去学会识别疟疾的味道。

于是，我们和医疗侦测犬
慈善组织进行了合作，

想知道是否能训练狗
识别疟疾的气味。

我们去冈比亚采集了
更多的气味样本，其中一部分

来自被疟疾感染的儿童，
而另一部分是未感染的儿童。

但是这次我们采集气味是通过

让孩子们穿尼龙袜

来采集他们的体味。

我们把袜子带回英国，

送到医疗侦测犬机构去做实验。

现在我可以给大家展示一个图，
看看实验是怎样进行的，

不过这样比较枯燥，是吧？

人们经常说，别在现场
和小孩或者动物打交道，

可是今天我们要破一下例。

下面有请，芙蕾雅...

（掌声）

以及它的训练师，马克和莎拉。

（掌声）

当然这才是今天的明星。

（笑声）

希望大家稍微保持安静，

不要过多走动。

因为这个环境对芙蕾雅很陌生，

它现在正在观察各位。

请各位配合一下，尽量保持安静。

接下来，我们要叫芙蕾雅

到这排奇怪的装置前，

每一个装置有一个小容器，

里面装的是一只
冈比亚小孩子穿过的袜子。

其中有三只袜子是
未被疟疾感染的孩子穿过的，

只有一只被疟疾感染的小孩穿过。

正如你们在飞机场看到的一样，
想象这些装置就是人群，

狗会走到那排装置前好好闻一闻。

让我们看看它什么时候能嗅出疟疾，

如果它能嗅出疟疾的话。

这是个非常有挑战性的任务，
因为环境对它而言是很陌生的。

现在我们把舞台交给马克。

（笑声）第三号，好的。

（掌声）

找到了。

连我都不知道感染了疟疾病原
的袜子在哪个容器里。

这是个名副其实的盲测。
莎拉，它找对了吗？

莎拉：找对了。

正确，干得漂亮，
芙蕾雅 ，太精彩了!

（掌声）

太棒了。

现在莎拉要把容器位置稍作调整，

她要把装有疟疾病原袜子
的容器拿走，

那么四个罐子里装的袜子

都没有疟疾病原。

理论上，芙蕾雅应该
走过那一排而不会停留。

这非常重要，

因为我们也需要知道
谁没有感染病毒，

芙蕾雅需要做到这点。

这个实验非常具有挑战性，

因为这些袜子已经
在冰箱里保存了好几年，

而且袜子非常小。

想象一下如果是一个人，
他发出的信号会较强。

所以这真的不可思议。

好，交给你了，马克。

（笑声）

（掌声）

太精彩了！太棒了！

（掌声）

超棒 ！非常感谢！

让我们把热烈的掌声
送给芙蕾雅，莎拉和马克。

干得漂亮！

（掌声）

多好的小家伙，
待会儿它会得到奖励。

太棒了。

各位刚才亲眼目睹了这一切，

这个现场演示货真价实，
我刚才其实挺紧张的。

很高兴一切顺利。

（笑声）

但这真的不可思议，

我们发现这些狗能准确告诉我们

谁是疟疾感染者， 正确率高达81%。

难以置信。

92% 的几率，

狗能准确告诉我们
谁没有被疟疾感染。

实际上这些数字高于

世界卫生组织设定的疾病诊断标准。

我们期待有一天能用狗在各国，

特别是入境处，

辨别出疟疾感染者。

这是可以实现的。

但是我们不能随处使用狗。

所以目前我们在着手

研发一种技术，

一种便携的技术，它能赋予

人们自我诊断的能力。

想象在你的皮肤上贴一块东西，

如果你被感染疟疾，
它可以从你的汗水中测出病毒，

并随之变换颜色。

或者技术性更强一些，

一款可以提醒你
感染了疟疾病毒的智能表。

如果这项技术可以数码化，
我们还可以从手机提取数据，

想象一下全球范围内
采集的数据量有多大。

这将是一场革新，

将彻底改变我们
追踪疾病传播的方法，

改变我们锁定控制病毒的方法，
以及回应疾病爆发的方式，

最终彻底消灭疟疾。

而且还不局限于疟疾，

如果我们还知道
其他一些疾病也带有味道，

如果我们能利用大自然的力量
发现那些气味是什么，

就可以让这些疾病的诊断变为现实。

作为科学家，我们的任务
是想出新的主意，

新的概念和新的科技

去解决世界上的难题。

始终让我惊讶不已的是，

大自然通常已经赋予了我们答案，

而且这答案

就在我们眼前。

谢谢。

（掌声）