蚊子来啦!别怕,这次它们是来帮忙的
文/记者 齐亚凤
春天,一队科学家驱车在中国广州的一个岛上四处转悠,从装在卡车上的塑料罐里释放了超过50万只蚊子......别怕,这次它们是来帮忙的。“放蚊子”是应对登革热疫情的几个创新举措之一。通过释放打了“绝育疫苗”的蚊子来稀释种群密度,以抗击登革热。
蚊子唾液传毒是感染疾病原凶
要知道,在1.7亿年前的侏罗纪,蚊子始祖便与恐龙同时代登场。恐龙灭绝了,蚊子却没有。蚊子这个庞大的族群,有3500余种,只有少部分蚊子会传病。臭名昭著的“登革热”疾病,就是通过蚊子的叮咬吸血传播而来的。中山大学-密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心主任奚志勇表示,“有些蚊子不吸血,有些蚊子只吸动物血,只有那些吸人血的才会传病给人。但不同的蚊子传播不同的疾病,如我国登革热主要由白纹伊蚊传播,乙型脑炎主要由三带喙库蚊传播,疟疾则由按蚊传播。”
蚊子之所以传播疾病,不是来自于咬完一个再咬另一个的交叉感染,而是将带有病菌虫卵的血液吸入体内,病菌和虫卵在体内繁殖,通过刺吸式口器感染下一个被叮咬的人,这样才能传播疾病。也就是说,蚊媒疾病会通过蚊子的唾液传播。同理,若蚊子在叮人时,注入皮肤的唾液内含有疟原虫和登革热病毒,则人很可能被感染疟疾和登革热。
喷洒药剂是防控登革热的传统方式
“以蚊治蚊”技术绝育疫苗给力
那么,此次研究给蚊子注射的“绝育疫苗”又是什么呢?答案非常特别——“沃尔巴克氏体”细菌。
这是一个很神奇的事情,在广州的岛上白纹伊蚊占10%——20%,如果通过人是很难找的,但放生携带这种细菌的白纹伊蚊雄蚊,会很容易找到野生的雌蚊,然后实现交配。交配后所产的卵不能发育,这就降低了种群密度和病毒传播,阻止了登革热流行病的蔓延。
“沃尔巴克氏体”细菌最早在蚊子体内发现,自然界约28%的蚊子天然携带这种共生菌,其实应用它控制蚊子的研究已经有几十年的历史了。奚志勇解释,“由于当初技术的障碍无法进一步走向应用,到了2005年我们才解决了通过显微胚胎注射,建立‘沃尔巴克氏体’与靶标蚊媒的新型共生,该技术正式走向现场应用试验。之后研究中发生重大突破,发现‘沃尔巴克氏体’可增强蚊子的抗病原体感染的能力。在环境中也有其他细菌能增强蚊子的抗病原体能力,但他们因无法操作蚊子生殖,而无法将该性状扩散到野生种群中。”
投放了50万只蚊子听起来挺多,实际上就像大海里的一滴水,一放出来呼一下就飞走了。由于自然界的蚊子是不均匀分布的,于是研究者在岛上选取了约0.3平方公里(300000平方米)作为研究地域,在不同的地方安装了100多个监测器,通过检测蚊子卵、幼虫和成虫的数量来监测种群变化。
广东广州,东涌镇组建专业清杀队,喷洒药剂,防控登革热
专业技术分离只挑雄蚊“从军”
你能想到吗,研究初期的蚊子“火种”保留非常来之不易。就在四五年前,研究者们通过仪器注射了1000只蚊子胚胎,从这些胚胎中选择了一只健康的胚胎,最后长成了一只雌蚊。奚志勇解释,“我们借助显微镜,将蚊子的胚胎放大成鸡蛋大小的样子。然后通过毛细吸管完成注射“沃尔巴克氏体”细菌。注射技术要求很高,必须在胚胎发育的合适时间将其放在合适的位置(未来将发育为成蚊的生殖系统),才能实现共生。这种带有共生病菌的雌蚊与自然界的雄蚊交配,繁衍的下一代也会携带该种共生菌。”
这些参战的蚊子都是在实验室培育出来的。奚志勇解释,“养蚊子并不难,只要保证合适的温度、水、饲料就行,跟养鱼差不多。限于人力,目前实验室每周雄蚊的产量不到10万只。”
为了保证投放的都是雄性蚊子,研究员要在大规模生产后,对其进行雌雄分离。这是一个关键的技术环节。研究员们养出来的蚊子雌雄比例是1:1,雌蚊和雄蚊蛹的大小不一样,有专业的机器会根据蛹的大小,把雌雄分隔在不同的位置。再加上下一个环节鉴定过滤,就可以保证一水儿的雄蚊子。
治蚊模式延伸以害虫治害虫
此次广州50万只“绝育疫苗”大战登革热,奚志勇教授带领的团队研究的方式不同于“转基因生物技术”,他表示,“最大不同是我们用的是一个天然的系统,‘沃尔巴克氏体’是野外其他蚊虫已经携带的,我们只是把它放入我们需要控制的蚊子中,所以蚊子还是原来的蚊子。我们只是做了两个天然生物体的重新组合。”
如果通过此次的研究数据,这些试验能控制登革热的蔓延,以后“以蚊治蚊”的模式也将逐步推广。奚志勇表示,“我们的合作伙伴—国际原子能害虫控制实验室,一直致力于通过昆虫绝育的技术来控制登革热的传播。他们已经在南美洲彻底根除了一个臭名昭著的害虫‘螺旋锥蝇’,另一个成功案例是用绝育技术控制住了重大的农业害虫地中海果蝇,该技术也用于控制非洲睡眠病的虫媒采采蝇。”
通常,外来物种到了一个新的地方,由于缺乏一些天然的制约因素(如天敌),常常会不可控地生长,而造成对原有生态的破坏,尤其在农业上一些害虫会造成水果、粮食的经济重大损失。奚志勇说,“比如‘桔小实蝇’入侵广东使得每年水果上就有2亿元损失,它还在进一步向北扩张,‘沃尔巴克氏体’技术就可以作为一个手段阻止它的扩张,压缩它的入侵领地,并一步步在中国达到区域性根除该害虫物种(像南美洲根除螺旋锥蝇一样)。谈到根除一个物种,大家马上想到生物链的破坏,但入侵物种是另外一个特例,我们根除它其实是在恢复原有生态和生物链,因此相信会受到大家的支持。”■
今年3月12日,奚志勇教授在广州一座小岛上投放雄蚊。受访者供图
对话奚志勇
科技生活:我们有个疑问,人们除厌恶蚊子叮后的皮肤痒痛外,还担心蚊子东飞西奔于不同的人,是否会造成疟疾、登革热等疾病交叉传播呢?
奚志勇:不会的,病原体和媒介蚊种常常有很好的对应关系。媒介按蚊获得了疟原虫,才能传播使人生病得疟疾。而登革热病的蚊媒是白纹伊蚊,即使蚊子从疟疾病人身上获得了病原体,也不会传播疟疾;同理,疟疾的媒介按蚊,从病人身上获得了登革热病毒,也不能传播登革热。因为病原体也需要一个适合的蚊子生理学环境才能在里面生长。
科技生活:投放在蚊子体内的“沃尔巴克氏体”细菌作为消灭蚊子的绝育疫苗,请问为什么会考虑到使用这个“沃尔巴克氏体”细菌,而不是别的细菌呢?
奚志勇:共生菌“沃尔巴克氏体”是一个擅长于操纵昆虫等无脊椎动物的生殖行为的细菌,在学术界称它为无脊椎动物的“生殖操纵大师”,由于它是经母亲垂直传播给下一代(父亲不能),能使不携带它的雌性有一种生殖上的劣势(与携带它的雄性交配会不育),这种操作的结果有利于沃尔巴克氏体本身的扩散。目前发现还有这个能力的另一个细菌是Cardinium,但蚊子体内还没有发现过它。
科技生活:今年三月份,也有报道提到《科学家:转基因蚊子将带来灭顶之灾》。请问您了解这种转基因的方法在抵御蚊子传播抗疟疾基因上,会带来哪些弊端吗?
奚志勇:虽然我们用的不是转基因蚊子,但通过转基因(包括基因改造蚊子携带的微生物)的方法阻挡登革热一直是研究的一个热点,所谓的弊端许多都是由于对新事物不了解而想象出来的,随着科学的发展,产生更多的数据可能会让人更清楚。
科技生活:如果持续大规模投放,会导致蚊子最终在岛上灭绝吗?
奚志勇:这种说法科学上是不准确的,这种带有共生菌的雄蚊,如果与我们的带有同样共生菌的雌蚊交配是正常的,不会绝育。但如果与野生的蚊子交配,则像是做了绝育手术。
科技生活:以蚊治蚊,有没有考虑过未来的风险?会不会对生态环境有副作用?
奚志勇:关于风险评估,我们早期有个专家组,对项目可能引起的风险做过全面评估,美国环保署跟澳大利亚的独立权威机构都做了类似的风险评估,结果都是释放带有沃尔巴克氏体的蚊子所带来的风险可以忽略不计。