打蚊子都用上「基因武器」了?看完想想有些害怕

2021-01-15 狂丸科學

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炎炎夏日來了,人類和蚊子鬥爭又開始了。

據報導,東北的大爺大媽都開始帶著電蚊拍跳廣場舞了,甚至還編了新舞步,堪稱滅蚊+健身兩開花:


蚊子:你們是不是玩不起。


不過除了佩服大家的腦洞外,狂丸也很好奇,除了電蚊拍、滅蚊噴霧等常規手段外,還有什麼更高效的滅蚊方式麼?別說,還真有,而且是能一波帶走蚊子全家的那種。

今年5月,科學家又更新滅蚊技術了,針對的蚊子類型為「按蚊」,它是一種會傳播瘧疾和絲蟲病、多分布於熱帶的蚊子。

而消滅按蚊的武器則是利用轉基因技術製造的真菌Metarhizium pingshaense。

最新的實驗結果表明,1500隻按蚊在感染這種真菌後,45天內死亡率達到99%。簡單理解的話,就是試驗區域內的按蚊在感染真菌後,數量驟降,幾乎兩代內就會被一波帶走全家。

 野生真菌Metarhizium圖來源:Svetlana Y.Gouli


不過之所以針對「按蚊」並不僅僅是為了解決日常叮咬之擾,更重要的是蚊子可以說是是世界上最致命的動物,它們通過傳播瘧疾,登革熱,寨卡,乙型腦炎等病毒剝奪了無數人類生命。其中僅靠雌性按蚊傳播的瘧疾就導致每年2——3億人發病,大約40多萬人死亡。

與其說是消滅按蚊,倒不如說是努力避免瘧疾危害人類健康。

按蚊,圖片來源Gary McTurk


所以,問題來了,真菌Metarhizium pingshaense為什麼這麼高效?它到底是怎麼來的?它的誕生其實是充滿故事的。

2005年,研究人員在坦尚尼亞發現了一種叫綠僵菌(Metarhizium)的真菌能殺死傳播瘧疾的蚊子。

但是這種真菌的實驗結果不太好:一是效果緩慢,許多受感染的蚊子存活的時間足夠長,可以繼續傳播瘧疾。 二是真菌的繁殖器官孢子進入蚊子體內後,沒有足夠的孢子劑量讓蚊子致命。

也就是:真菌進入蚊子的體內,釋放的孢子數量不夠,沒馬上殺掉蚊子,蚊子能繼續逍遙在外傳播瘧疾。

感染野生綠僵菌死亡的昆蟲 來源:wikipedia


當科學家為此焦慮的時候,轉機出現了。

來自美國馬裡蘭大學和布吉納法索研究所的科學家發現:利用轉基因技術,將蜘澳大利亞漏鬥形蜘蛛產生毒素時需要的遺傳指令添加到真菌的遺傳密碼中,毒上加毒,形成新的特殊真菌M. pingshaense可以有效滅掉按蚊。

當這種真菌進入蚊子體內,與蚊子的循環系統——血淋巴接觸時,只需要釋放一兩個孢子就能致命。

這種效果,聽著給我感覺有點像是一拳超人的意思。

動漫中超級英雄一拳擊殺蚊子精


為了驗證真正的效果如何,科學家開始用挑剔的眼光選擇實驗地點。

他們把目光瞄準在非洲的布吉納法索( Burkina Faso),這個地區瘧疾肆虐,蚊災非常嚴重,是世界上瘧疾發病率最高的國家之一。

當地從1980年開始使用化學藥物滅蚊,長時間大範圍的化學藥物使用讓蚊子產生了抗性,根本就不好殺。而且因為瘧疾災難常年嚴重,當地已經建立了完善的抗瘧疾研究基地。

西非內陸國家布吉納法索的居民常年多次感染瘧疾

來源:Google地圖


找到合適的地點後,科學家們在當地建立了一個專門研究蚊子的「村莊」,每一間房子裡包圍著來自東方的防蚊神奇「蚊帳」,讓一隻蚊子都逃不出去。


安裝好蚊帳後,他們又拿出來黑色棉布,在上面塗滿實驗材料。因為按蚊喜歡陰暗的地方,同時真菌不能進行光合作用,在太陽下暴露太久會失去效果,所以用黑色的棉布既可以吸引蚊子在「惡意滿滿的毒布」上停留,又能對真菌起到保護作用。

同時,為了更好的研究被感染真菌的蚊子,科學家加入了有顏色的螢光蛋白基因注入真菌中,只要蚊子死亡,它身上就會出現有顏色的螢光標誌。


待一切準備就緒後,實驗開始。

這群科學家和當地人合作,專門抓了幾千隻抗性很強的按蚊幼蟲,仔細養讓它們長大成熟。

一位研究人員認真記錄在水池裡養的蚊子


被抓住的蚊子分了3組,每組1500隻:500隻雌蚊子,1000隻雄蚊子。

這些蚊子被安排不同的房間後,科學家將真菌與芝麻油進行混合,並擦在黑色棉布上,為蚊子布置了陷阱。同時為了對比,設置了多組對照。

第一組:只用了塗芝麻油;

第二組:塗芝麻油+野生的真菌;

第三組:塗芝麻油+超強版的真菌。

為了保證蚊子吃好喝好,科學家每周用2個晚上帶給蚊子大軍鮮嫩可口的小牛:

小牛:???


按蚊產下後代後,其後代的生長周期一般為2周。等到第45天,蚊子二代成年後,科學家檢驗了實驗效果,得到了巨大的驚喜:

第一組沒有真菌,自然沒有效果,蚊子的數量增加了很多,達到2500隻;

第二組蚊子的數量減少了,活下來大概700隻;

最後一組,也就是用轉基因真菌的那一組,在45天中,1500隻蚊子和它們的後代,只活下來13隻,達到99%的被感染個體死亡!

死亡蚊子的屍體


實驗結果出來後,很多科學家對改造後的真菌讓蚊子的致死率非常吃驚。研究人員特地指出:這種轉基因真菌具有特殊性,只針對按蚊,對其他的昆蟲比如蝴蝶和蜜蜂,產生不了影響,當然對人體也沒有危害。


科學家一動手,可比大爺大媽狠多了。


其實,這已經不是人類第一次利用基因技術對滅蚊進行探索了。

除了與真菌結合在一起阻擊按蚊之外,我國中科院王四寶教授利用腸道細菌,基因改造腸道共生菌,幫助按蚊抵抗瘧原蟲的感染。

即:在不殺蚊子的情況下,阻斷瘧疾。讓生活在熱帶雨林中,幾百種昆蟲青蛙蜥蜴魚類和其他生物依靠吃蚊子孑孓生活的生物可以繼續吃飽肚子。

轉基因腸道共生菌未感染和感染情況 來源:《美國科學院院刊》


坦尚尼亞IFAKALA研究所和美國研究機構合作,用基因編輯技術CHRISPR來改造蚊子,他們實驗後發現:若放生少量基因改造後的蚊子,會造成蚊子的大量死亡,從源頭減少瘧疾傳播。

基因編輯技術CHRISPR


所以已經有了這麼多滅蚊方法,人蚊大戰中,人類是不是「贏了」?


目前看來,還需要一定的時間,其實很多科學家也對這類技術產生了懷疑。

現在世界中治療瘧疾最有效果的藥物是青蒿素,但是從2008年開始孟加拉出現了一種「超級蚊子」,讓青蒿素的治療效果下降。有的人擔心:在沒有更好的治療瘧疾藥物的情況下,要是人類製造出「超級轉基因蚊子」,傳播更厲害的瘧疾,而此時沒有更好有效的治療瘧疾的藥物,那麼被傳染的人類怎麼辦? 

.


還有一些人認為,目前這些技術沒有大面積使用,所以存在很多未知因素,例如如果大面積使用後出現失控現象,對別的昆蟲,動物甚至人類產生影響,而蚊子又死不掉的話,不就變成了一場生化危機?

所以綜合來看,狂丸是對未來控制蚊蟲侵擾有著強烈的期待與信心的,不過眼前嘛....還是多動動手吧,pia~pia~pia~

(文中圖片素材均來源自網絡,僅供學習交流使用)

消滅蚊子,人人有責

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參考資料:

http://www.wpro.who.int/china/mediacentre/factsheets/malaria/zh/

https://science.sciencemag.org/content/364/6443/894

https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/fungi-developed-fight-malaria-mosquitoes

https://en.wikipedia.org/wiki/Fungus

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6128571/

https://github.com/EtienneBilgo/Transgenic_Metarhizium_Insecticides.

https://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_organism

https://www.bbc.com/news/health-48464510

https://www.npr.org/sections/goatsandsoda/2019/05/30/727884309/scientists-genetically-modify-fungus-to-kill-mosquitoes-that-spread-malaria

https://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_organism

https://www.youtube.com/watch?v=xjjzzz21eEk

https://www.news-medical.net/news/20190531/GM-fungus-kills-99-percent-of-mosquitoes-in-Malaria-endemic-region-of-Africa.aspx


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