幾年前,科學家在廣州釋放了數百萬隻蚊子,現在……

來源  公眾號「學術經緯」

頂尖學術期刊《自然》今天上線的一篇論文，報告了一項在全世界備受關注的田間試驗結果。科學家們指出，結合兩種改造蚊子的技術，在中國廣州的試驗現場，他們將世界上最具侵略性的一種蚊子種群「幾乎完全消滅」（near elimination）。

被滅的蚊子就是我們非常熟悉、更是十分痛恨的白紋伊蚊（Aedes albopictus），俗稱「花腳蚊子」。它們原產東南亞，遍布全世界，被入侵物種專家小組列為世界百大外來入侵種之一。

蚊子之所以遭人恨不僅僅是因為送我們的「紅包」非常癢，更是因為它們傳播很多疾病，包括登革熱、瘧疾、黃熱病、基孔肯雅熱、寨卡，等等。

▲俗稱「花腳蚊子」的白紋伊蚊（圖片來源：James Gathany, CDC [Public domain]）

科學家們與傳播疾病的蚊子做出了長期鬥爭，嘗試過不少方法來壓制蚊子的種群數量。比如，有一種策略是利用輻射讓雄蚊不育，再把它們放到野外。因為白紋伊蚊只有雌蚊吸血，雄蚊吃素（取食植物的汁液），所以投放出去的雄蚊對人類沒什麼影響，又可以幹擾雌蚊產下後代。但是後來發現，不育雄蚊通常比較虛弱，相比野生雄蚊，難以吸引雌蚊子。因此光靠這種「昆蟲節育技術」，控蚊效果還不理想。

另一個更好的方法是用一種叫「沃爾巴克氏體」（Wolbachia）的細菌感染蚊子。這種細菌對人體無害，但能感染很多昆蟲，並影響昆蟲的生殖細胞。受到細菌感染的雄蚊子釋放到野外後，當它們與未受感染的雌蚊子交配時，有沃爾巴克氏體的精細胞遇到不含同種細菌的卵細胞，「胞質不融合」現象會讓蟲卵無法存活，達到讓蚊子絕育的效果。

細菌感染的方法在小規模試驗中確實效果很好，可以把蚊子完全消滅。然而在更大範圍實施時，存在一個風險：研究者要把感染了沃爾巴克氏體的雌蚊挑出來消滅，漏網雌蚊被放到野外的話，還能繼續產下後代，並取代野外蚊子的種群。

▲感染沃爾巴克氏體的雄蚊子會讓未感染的雌蚊子無法產生可孵化的蟲卵；但感染沃爾巴克氏體的雌蚊子可能讓整個種群都帶上同種細菌（圖片來源：參考資料[2]）

在中山大學與密西根州立大學聯合創立的熱帶病蟲媒控制聯合研究中心，負責人奚志勇教授帶領的研究隊伍將上面兩種方法做了組合和優化。具體來說，科學家們首先讓白紋伊蚊感染三種沃爾巴克氏體菌株，保證雄蚊和野生雌蚊交配時會發生胞質不融合而讓蚊子絕後。

隨後，研究人員結合了低劑量輻射讓蚊子不育。這麼做的好處是，被細菌感染的雌蚊即便意外放出去也沒有風險，同時保證輻射水平不至於影響雄蚊的生殖競爭力。科研人員減輕了篩選蚊子雌雄的壓力，養蚊子的「蚊子工廠」產量大增，每周可以產生500萬隻改造的雄蚊子！

▲利用顯微胚胎注射技術，從其他蚊子體內提取一種沃爾巴克氏體，導入已有兩種菌株的白紋伊蚊體內，篩選出與三個菌株有共生關係的蚊子品系（圖片來源：參考資料[1]）

經歷了雙重改造的白紋伊蚊，可以幫助控制野外的種群，有效減少登革熱等疾病的傳播嗎？

經過實驗室內的小規模成功，以及對種群數量變化的理論推演後，研究團隊經農業部批准，展開了「以蚊治蚊」的開放式田間試驗。研究團隊與廣東省和廣州市的疾控中心合作，選擇了兩個相對隔離的小島，從2015年開始投放大規模培育的「絕育」蚊子。

▲研究人員選擇了廣州的沙仔島和大刀沙作為試驗點，2015年在沙仔島釋放了只經過細菌感染的雄蚊，2016和2017釋放了經過雙重改造的雄蚊（圖片來源：參考資料[1]）

在 2016 年和 2017 年，蚊子的繁育季節，每周、每公頃有 16 萬隻既受過三重細菌感染又受過輻射的白紋伊蚊登場。在隨後的時間裡，科學家們每周監測蚊子卵的數量和成體雌蚊子的數量變化。

正如科學家們的預期，控制效果十分喜人！持續兩年，在釋放蚊子的試驗點，相比對照地點，野生蚊子數量銳減 90% 左右！

▲兩個試驗點野生型成年雌蚊的平均數量減少83%~94%，長達6周內都偵測不到任何蚊子（圖片來源：參考資料[1]）

種群遺傳學分析顯示，僅剩的蚊子可能是從研究地區之外的地方隨著人類活動遷移進來的。

值得一提的是，蚊子數量的大幅減少也從島上居民的直觀感受中反映出來。兩個島上，蚊子的叮咬率分別下降了 96.6% 和 88.7% ！不被蚊子叮，自然就不容易感染蚊子傳播的疾病，這無疑是控制蚊媒疾病傳播的有力佐證。

▲蚊子的叮咬率大幅下降，島民們對投放蚊子的支持率從試驗前的13%提高到試驗後的54%（圖片來源：參考資料[1]）

為了阻絕蚊子傳播的各種疾病，科學家們一直在嘗試各種方法。例如，用真菌控制蚊子，用CRISPR基因編輯技術改造蚊子，甚至給蚊子餵減肥藥，等等。正如《自然》刊發的評論所言，要完全控制攜帶疾病的蚊子種群，恐怕沒有哪種單一的策略可以做到，多種方法的組合可能最有效果。而科學家們在廣州完成的這項工作，無疑是人類在抗擊蚊媒傳染病領域的一項重大進步。

參考資料：

[1] Xiaoying Zheng et al., (2019) Incompatible and sterile insect techniques combined eliminate Mosquitoes. Nature. DOI: 10.1038/s41586-019-1407-9

[2] Peter Armbruster (2019) A trial to tackle tiger mosquitoes. Nature. DOI: 10.1038/d41586-019-02000-0

本文經授權，轉載自公眾號「學術經緯」

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