本文轉載自公眾號：環球科學
撰文：楊心舟
前陣子，連日的暴雨再次澆灌了廣州，整座城市在雨後又變得氤氳。當然，這也是南方城市普遍的狀態：潮溼，水汽瀰漫。而廣州特殊的城市結構，讓這種潮溼帶來更多致命問題。位於城中村的房區，雨水在溝渠或屋頂聚集, 順著屋簷滴落在路旁的瓶瓶罐罐中。一旦雨停、溫度回升，這些地方也成了蚊蟲最愛的繁衍基地。
研究團隊正在對試驗使用的蚊子進行檢測。（圖片來源：Nature）
白紋伊蚊（Aedes albopictus）是一種黑色小型蚊子，背部和足部有白色條紋。只要聽到這種描述，很多讀者都會被喚起被這種蚊子支配的恐懼。一旦被這種「毒蚊子」叮，皮膚表面會立即腫起又紅又大的包。白紋伊蚊的目標包括許多動物，但最喜歡的吸食血液對象就是人類。並且它們對叮咬的部位相當不挑剔，只要有皮膚暴露就會吸血。
正準備吸食人血的白紋伊蚊。圖片來源：Wikipedia
雌蚊在獲得血液4-5天後產卵，而最佳的地點就是上面提到的那些溝渠和瓶罐的積水表面。產卵後只需再來一場降雨，讓蚊卵被水完全覆蓋後，新一代的白紋伊蚊就被孵化出來了。而登革熱疫情的罪魁禍首就是白紋伊蚊，廣東作為登革熱高發區可以說是深受白紋伊蚊之害，為此許多研究人員一直都在探究如何防控和消滅害蚊。
持續多年的滅蚊戰
目前，防控蚊子的措施主要是控制其繁衍過程，分為以輻射為基礎的昆蟲絕育技術（SIT）和昆蟲不相容技術（IIT）。
SIT是由美國提出的一種滅蚊手段，主要使用輻射破壞雄蚊的生育能力，這些雄蚊在釋放到野外後，與野生雌蚊生產的後代不能存活。SIT在不少國家都進行了試驗，卻沒能推廣起來。主要是因為輻射不僅破壞了雄蚊的生育能力，更會降低其生殖和生存競爭力，這讓SIT的滅蚊效果不能長時間維持。
IIT作為替代SIT的一種新技術，利用的是胞質不相容的機制，即讓雄蚊體內感染上沃爾巴克氏體共生菌，此時與雌蚊交配時，由於雌雄蚊體內共生菌不同類，會出現胞質不相容，結果就是雌蚊產生的蟲卵無法孵化。不過IIT技術有一個問題，那就是雌蚊一定不能帶有和雄蚊相同的共生菌，如果攜帶相同共生菌的雌蚊被意外釋放到野外，接下來雌蚊可以正常產卵，含有該共生菌的蚊子會替代當地野生種群，IIT技術的效果將大打折扣。
IIT技術曾在致倦庫蚊中取得了較大成功，緬甸的一次小型的野外試驗曾幾乎消滅了試驗地所有的致倦庫蚊。不過白紋伊蚊更難應付，因為許多廣東本地的野生白紋伊蚊已經感染上了兩種沃爾巴克氏菌wAlbA和wAlbB，這意味著釋放雄蚊很可能並不會產生效果。曾經科學家也嘗試將另一種沃爾巴克氏菌（wPip）人工引入雄蚊體內，但攜帶wPip的工具蚊仍然會傳播疾病，並不適合大面積推廣。
用蚊子殺滅蚊子
來自中山大學熱帶病防治研究實驗室的奚志勇團隊，與廣東省疾病預防控制中心合作，在現有基礎上開發出了3種沃爾巴克氏菌共生的白紋伊蚊，即在蚊子體內同時含有wAlbA、wAlbB和wPip三種菌，他們將這種人工建立的白紋伊蚊稱作HC蚊。由於野生蚊子不會同時攜帶三種菌，因此只要將HC雄蚊釋放到野外，就能通過胞質不相容機制消滅當地蚊群。此外，HC蚊幾乎沒有傳播登革熱和寨卡病毒的能力，該工具蚊的安全性非常高。
奚志勇團隊同樣考慮到，一旦HC雌蚊意外釋放到了環境中，那麼會重蹈覆轍，讓技術效率降低。因此他們在實驗室中引入了SIT技術，在構建出HC蚊後進行雌雄分離，並對HC雌蚊進行輻射絕育處理，這種輻射對HC雄蚊的生育和生存力不會有任何影響。他們在實驗室模擬了自然情況下可能出現的HC雌蚊洩露比例，測試了這種IIT-SIT結合技術的可行性，結果很快野生蚊群一段時間後就被消滅乾淨了。
培養HC蚊的蚊子工廠。（圖片來源：Nature）
在實驗室技術成熟後，奚志勇團隊將IIT-SIT技術帶到了廣州的沙仔島，他們在島上建立了數個HC雄蚊釋放區域。試驗最早開始於2015年，當時研究團隊在1號釋放點進行了小範圍的測試，他們每周要釋放150萬~260萬隻HC雄蚊，奚志勇表示，「這使得HC蚊和野生蚊的比例維持在5：1，這樣可以讓HC蚊佔據絕對的交配優勢，實現對野生蚊的種群壓制。」而僅僅在試驗2個月後，研究團隊發現可孵化的蚊卵數目就減少了55%。而在夏季蚊蟲生長繁盛期，只要釋放更多的HC雄蚊，就可以完全實現對野生種群的壓制效果。
位於沙仔島和大刀沙的多個試驗點。
1號試驗點的成功，讓奚志勇團隊開始了更廣泛的HC蚊的釋放計劃。為了防止HC蚊出現種群替代，從2016年開始他們就在IIT技術基礎上引入了SIT技術，用輻射保證HC雌蚊處於絕育狀態。在這之後，連續多個試驗點都傳來了驚人的結果，2016~2017年，研究團隊在1號和位於大刀沙的2號試驗點分別釋放了超過5000萬隻和2000萬隻的HC雄蚊。這之後，試驗點的野生白紋伊蚊的種群數目下降了94%，並且連續13周都沒有檢測到可孵化的蚊卵。而蚊子數目的年均下降率保持在83%~94%，到論文發表之日，島上試驗點的野生白紋伊蚊幾乎完全滅絕。
1號和2號試驗點的種群壓制效果基本維持在80%~100%之間（紅色線條）
走進城中村和高樓
至此，奚志勇團隊的該研究已經吹響了生物滅蚊技術的號角，下一步，他們正準備進入廣州城區。奚志勇告訴《環球科學》記者，這種以蚊滅蚊的方式其實本質上和殺蟲劑是一個效果，因為釋放的蚊子絕大部分都會集中在一個地點，它們遷徙的範圍不會超過75m。因此，完全不用擔心HC蚊會擴散到很多地方，在此基礎上，我們很容易實現HC蚊的定點投放，而保證其他區域不受影響。
城市中的自然條件要更加複雜。圖片來源：pixabay
研究團隊最初測試IIT-SIT滅蚊技術時，選擇了天然環境比較獨立的小島。而如今隨著數據的積累，目前，奚志勇團隊已經開始和廣州市疾病控制中心合作，將IIT-SIT技術引入了一些登革熱高發的地點。而未來的目標就是走進城中村和高樓，不過在城市中，許多自然條件都與沙仔島不同。由於樓層分隔以及溝渠的分布，滅蚊隔離區域的設置將要更加複雜。奚志勇告訴我們，研究團隊正在進行釋放點的研究分析，一旦分析完成，就可以將IIT-SIT技術引進城市中，解決泛濫的白紋伊蚊問題。
未來，IIT-SIT滅蚊技術還將面臨更多的問題，比如外界蚊蟲的飛入或者休眠期蟲卵的孵化，會打破隔離點HC蚊與野生蚊5：1的比例，從而減弱HC蚊的壓制力。奚志勇指出，利用天然屏障，比如多車道的公路，湖泊，河流都可以阻隔蚊子傳播。而沒有屏障的地方可以設置緩衝帶，解決這一問題。總之在未來，不斷改進的IIT-SIT技術有望讓我們在可預見的日子中，生活在一片沒有蚊子幹擾的淨土之中。
原始論文：
Incompatible and sterile insecttechniques combined eliminatemosquitoes.
本文轉載自[環球科學]公眾號
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