世界上最危險的動物是什麼?從不同角度考慮,這個問題的答案五花八門。但要用數據說話,選出人類的頭號殺手,蚊子當之無愧。下圖直觀展現了各種動物每年致死的人數:根據比爾及梅琳達·蓋茨基金會的估算,蚊子每年導致超過70萬人死亡,遠遠超過包括我們人類自身在內的其他動物。
蚊子致人死亡的關鍵就在於它們攜帶的超過15種病原體。通過雌蚊的叮咬,這些病原體可以傳染給人類。其中,最危險的瘧疾每年可能導致60多萬人喪命,而黃熱病、登革熱、流行性乙型腦炎等疾病也都會造成上萬人死亡。此外,淋巴絲蟲病、寨卡等疾病雖然通常不會致命,但也可能造成終身傷殘。與此同時,蚊子造成的經濟損失也同樣驚人。僅僅在巴西,登革熱每年造成的直接醫療和間接經濟損失就高達13.5億美元,這還沒有算上每年為控制登革熱而投入的10億美元。
不順利的滅蚊之路
人類與蚊子的鬥爭可謂「自古以來」。進入20世紀,隨著現代化學與生物技術的介入,擁有了更多滅蚊武器的人類,開始從防蚊轉為試圖大規模消滅蚊子種群。不過,殺滅蚊子的早期嘗試並不順利。
最初的武器是如今早已臭名昭著的殺蟲劑DDT。在人們深刻認識到DDT帶來的環境與健康問題之前,DDT從上世紀40年代開始被廣泛使用,並且的確取得了顯著的成效:在一些瘧疾嚴重的地區,這種致命疾病很快消失了。不過隨著人們逐漸認識到使用DDT只是飲鳩止渴,這種化合物在上世紀70年代退出了歷史舞臺。
另一項被寄予厚望的滅蚊手段是昆蟲絕育技術。這項技術的策略是在實驗室中通過輻射破壞雄性幼蟲的生育能力,這樣它們在野外與雌性交配,產下的卵將無法孵化。20世紀50年代起,昆蟲絕育技術在消滅美洲的螺旋蠅時大獲成功。當時,這類能夠在牲畜身上的小傷口中產卵、孵化,並造成宿主死亡的食肉蠅,每年僅僅給美國畜牧業造成的損失就超過2億美元。在應用這項技術後,美洲各國的螺旋蠅數量急劇下降,1982年,螺旋蠅在包括美國在內的一些中北美國家被完全消滅。
但是,這項技術用於滅蚊時,卻遇到了問題。相比於螺旋蠅,蚊子的幼蟲更加脆弱,被輻射照射的雄蚊的生存能力也下降了,因此它們無法與足夠的雌蚊交配。目前在蘇丹等地,通過昆蟲絕育技術滅蚊的研究仍在實驗階段。
轉基因滅蚊實驗
時間來到21世紀,轉基因技術逐漸成為滅蚊新武器,並且已經在野外實驗中取得了一些階段性的成效。就在上周,美國佛羅裡達州宣布,將開展一項大規模轉基因滅蚊實驗。該計劃最初於今年5月獲得美國環境局的批准,並在上周獲得了佛羅裡達群島的蚊蟲管控區的最終許可。根據這項計劃,自2021年起,在為期兩年的時間內,研究人員將在佛羅裡達群島分批釋放共7.5億隻轉基因雄性埃及伊蚊。
看到這裡,一些讀者可能會產生一絲擔心:轉基因技術會不會造成意想不到的後果?其實,這並不是轉基因蚊子的首次登場。早在2013年,一項著名的轉基因蚊子釋放實驗就在巴西開展。而這兩項轉基因蚊子野外實驗背後,都是一家名為Oxitec的英國生物技術公司。
2002年,這家原名為牛津昆蟲技術的公司成立。Oxitec的目標是用轉基因手段來打造「昆蟲殺蟲劑」,從而控制昆蟲的數量。為此,Oxitec的研究人員使用了釋放攜帶顯性致死基因昆蟲技術。他們在雄性埃及伊蚊體內植入一種能表達四環素轉錄調控蛋白的「致死」基因。在實驗室中,四環素的存在抑制了致死基因的活性,因此蚊子可以正常存活。但當它們進入野外並與雌性交配產生後代後,由於野外不存在四環素,這些蚊子後代的細胞發育將受到抑制、無法存活,即使僥倖存活也「不孕不育」。
2007年,Oxitec通過上述策略研發出第一代轉基因蚊——OX513A。在一系列小規模的野外實驗後,2013年起,Oxitec每周向巴西東部巴伊亞州的雅科比納市投放大約45萬隻轉基因雄蚊。在27個月的時間內,他們總計投放近5000萬隻蚊子。這次實驗也取得了令人驚喜的效果——根據Oxitec的報導,當地野生埃及伊蚊的總數下降了90%以上。
這項實驗也遭到了一些質疑,例如耶魯大學的演化生物學家Jeffrey Powell就在《科學報告》上發表文章質疑稱,很多當地蚊子都擁有來自轉基因蚊子的遺傳物質、這些蚊子對殺蟲劑的抗性也可能增強了。不過,Oxitec反駁稱文中充滿了不負責任、有誤導性的猜測,並且文中提到的「交配偏向」現象在全球範圍內從未被觀測到。今年3月,《科學報告》發表了一篇編輯部關切,表示Powell的文章存在一些不清晰、具有誤導性的表述或是缺乏證據的觀點。
在之前研究的基礎上,Oxitec公司又於近年升級了其轉基因蚊子技術。相較於初代技術,這款名為OX5034的第二代轉基因蚊子實現了對「工具蚊」的重複利用。在第一代技術中,轉基因雄蚊的後代無論性別,都幾乎無法存活;而第二代技術僅僅殺死吸血、傳播病原體的雌蚊,而在雄蚊後代中,有一半攜帶致命基因,它們能將基因繼續傳遞給後代,開啟種群的自我毀滅程序。隨著繁殖代數的增加,這種基因的比例都會降低,直至從環境中消失。
2018年,OX5034首先在巴西聖保羅州進行了小規模野外實驗,結果當地蚊子種群數量下降了96%。而此次佛羅裡達州通過的,正是基於OX5034轉基因蚊子的野外釋放實驗。此外,一項在美國德克薩斯州的OX5034轉基因蚊子投放實驗也已經獲得美國環境局的批准,正在等待州政府的最後批准。
Oxitec公司的科學家Kevin Gorman表示,截至目前,該公司已經在全球釋放了超過10億隻轉基因蚊子,沒有觀測到任何負面效應。而新一代轉基因蚊子的效果如何,能否安全、高效地減少當地蚊子種群數量,這兩項即將啟動的實驗將帶給我們答案。