為消滅蚊子，美國釋放了7.5億隻轉基因品種，背後原因令人深思

轉基因不會滅絕人類 但也許能徹底消滅蚊子

近日，美國聯邦政府和佛羅裡達州政府批准了一項計劃，準備在明、後年間，向佛羅裡達群島放出7.5億隻蚊子。但消息傳出後，這項計劃很快遭到了當地居民和一個環保組織聯盟的怒聲反對。

蚊子是一種有害卻又無處不在的生物。他們不僅吸人血，還會在順口朝你的身體吐口水，口水中那些蟻酸、抗凝血劑及成分不明的蛋白質則會讓人奇癢難忍，身體上腫起一個個小包。

更嚴重的是，蚊子還是許多病毒或者寄生蟲的攜帶者。當它們叮咬人類時，病毒或寄生蟲就有可能會感染人體。經蚊子傳播的疾病多達80餘種，比如瘧疾、登革熱、乙型腦炎等讓人聞之色變的名詞。

根據世界衛生組織公布的2015年數據，在致人死亡的動物排名中，蚊子以殺人83萬高居榜首，比第2名的動物——人——多出25萬。近幾年這個排名沒有太大變化，每年因為蚊子傳播疾病致死的人數都在70萬以上。

不過，當地人抗議，並不是因為當地政府投放7.5億隻這種恐怖生物，可能給他們帶來巨大的健康風險。恰恰相反，靠著這7.5億隻蚊子，可能讓更多的蚊子失去傳播病毒的能力，甚至死亡。

這項美國環境保護署今年5月批准的試點項目，旨在試驗一種經過轉基因處理的蚊子，是否可以取代一些逐漸失效的傳統方法，控制能夠攜帶寨卡病毒、登革病毒的埃及伊蚊。

死循環

滅蚊是非常困難的工作，因為蚊子幾乎是天生適應現代人類社會的物種：人類在城市中大量集聚，提供豐富的食物;人類儲水需求，以及輪胎、花盆、廢舊遊泳池這些東西，提供了良好的繁殖環境;城市環境不利於鳥類、兩棲類動物生活，減少了蚊子的天敵。

只要有積水的地方，蚊子都可以繁殖。所以要從切斷繁殖途逕入手滅絕蚊子，幾乎是一件不可能完成的任務。

同時，蚊子本身數量龐大，每隻雌蚊子一次還可以產上好幾百顆卵，增長極快。人類傳統的滅蚊方式——用手掌進行「降維打擊」，不僅效率不高，還有點疼。像蚊香、引誘器這些，也只能覆蓋極小的地區，相較於全球分布的蚊子而言，無疑是杯水車薪。

在此之前，最高效率的滅蚊手段是在野外大量噴撒殺蟲劑。

然而，前面說到蚊子繁殖速度快，這也意味著這個物種的變異和適應能力很強，任何對付它們的手段，很快就會產生抗性，逼迫人們用上新的、毒性更強的藥物，比如DDT。

然而，殺蟲劑不僅會殺死蚊子，還會殺死其他無辜的蟲類，再毒死以之為食的其他生物。殺蟲劑滅蚊越有效，對生態環境破壞就越大。2004年，曾經的功臣DDT已經變成了聯合國掛號的「骯髒的12種化學物」之一，遭到禁用。

可以說，用傳統方法殺滅蚊子，已經陷入了一個死循環。科學家一直在尋找更加具有針對性，也不那麼容易產生抗性的滅蚊方法。近年來基因技術的進步，給科學家帶來了新思路。

消滅蚊子?

要想徹底消滅蚊子傳播的疾病，科學家有2種方法，其中一種簡單粗暴——徹底消滅蚊子不就行了?這種思路被稱作「種群抑制策略」。

上世紀50年代，科學家提出了「昆蟲節育技術」(sterile insect technique，SIT)的方案。他們使用X射線(後來是伽馬射線和其他技術)照射雄蚊，使之失去生育能力，再將其大量投放到自然中。

雌蚊一生只會交配1次。所以，只要消滅雄蚊的生育能力，就等於同時消滅了它和交配對象的生育能力。只要釋放足夠多的不育蚊子，就能起到消滅其種群的作用。

另外，蚊子還有一種特性，那就是雄蚊是不叮人的，靠植物裡面的汁液、花蜜等維生，只有雌蚊叮人。這樣，就算在一個地方釋放數十億隻照射後的雄蚊，也不會增加人們一絲被叮咬的煩惱。

然而，這種方法失敗了。

使用射線照射，雖然可以使蚊子身體發生改變，但卻無法精確達到目標。即便生殖細胞對射線更敏感，但是射線引起的突變大體還是隨機的。

總體來看，經過輻射的雄蚊會變得虛弱。在1年多的試驗中，儘管科學家對釋放的雄蚊進行了精挑細選，但依然無法在野外爭奪交配權的過程中競爭過正常蚊子，導致試驗最終失敗。

還有一種策略是利用「胞質不親和性」(cytoplasmic incompatability)現象。這種現象指的是因為細胞內寄生蟲引起的配子細胞變化，導致精子和卵子不能形成有活力的後代。

1971年，加州大學洛杉磯分校的2位教授珍妮絲·嚴(Janice Yen)和拉斐爾·巴爾(A.Ralph Barr)發現，雄性蚊子感染一種叫「沃爾巴克氏體」(Wolbachia)的細菌後，它和未攜帶相同沃爾巴克氏體類型的雌蚊交配，會產生胞質不相容性。

這種方法比前一種好得多，緬甸奧波市一度利用這種方法，在9個星期內成功消滅了致倦庫蚊。

然而，其弊端依然明顯。最關鍵的是，這種方法只能讓雄性蚊子感染沃爾巴克氏體，萬一雌蚊也感染了同類沃爾巴克氏體細菌，那麼就不會產生胞質不相容性。如果不慎讓感染這類細菌的雌蚊跑到野外，將細菌擴散，整個方法就失敗了。

為了避免這一情況，科學家需要在實驗室內仔細篩選，確保沒有一隻雌蚊可以飛出去。這麼做，不僅這個環節費時費力，還等於說之前培育蚊子的投入有一半打了水漂，非常不經濟。

這個時候，基因技術閃亮登場。

從2000年開始，科學家嘗試通過轉基因技術來改造雄性蚊子。相對於比較盲目的射線處理在基因技術逐漸發展後，科學家又以此開發出了一種新方案——昆蟲顯性致死釋放技術(Release of Insects carrying Dominant Lethals，RIDL)。

這個方案非常巧妙，蚊子不必接受輻射照射，因此它們和野生蚊子一樣健康，一樣富有競爭力。和前一種方法不同的是，這種方法培育的蚊子是可以生育的。在這種情況下，怎麼樣能使蚊子種群滅絕呢?

科學家的辦法是，消滅他們的下一代。

他們利用基因編輯技術，在蚊子的基因中插入一種叫「tTAV」(tetracycline repressible activator variant，四環素可抑制活化劑變體)的基因。

顧名思義，這種基因的關鍵是一種叫四環素的物質。當蚊子被餵食四環素時，這種基因被抑制，蚊子可以正常生長;但當缺乏四環素時，這種基因就會被激活，產生一種有毒蛋白質，阻塞昆蟲細胞內的細胞器活動，使其他基因無法激活，從而導致昆蟲死亡。

這樣，科學家在實驗室中，用四環素將這種轉基因蚊子餵大，然後釋放到野外。它們在和野外蚊子交配後，就將tTAV基因傳播出去。而在野外沒有四環素的情況下，下一代蚊子在長成成蚊之前就會死掉。

2009年，推出這項技術的Oxitec公司在南亞大開曼島上釋放了首批經過轉基因的OX513A埃及按蚊。在結果良好的情況下，2015年，研究人員進行了更大規模的釋放。最後有300萬隻在實驗室中被培育出的轉基因埃及斑蚊進入開曼群島的野生環境中。

實驗結果很不錯，轉基因雄蚊有很強的競爭力，野生雌蚊交配對象的50%都是人工培育出的轉基因雄蚊。在實驗進行至6個月後，開曼群島上的蚊子數量已經下降了80%。

之後在2010年、2011年和2014年，Oxitec公司又和馬來西亞、巴西、印度、巴拿馬等國家合作進行RIDL項目，也都取得了不錯的效果。

值得一提的是，2018年，Oxitec公司又發明了第2代轉基因蚊子。新一代轉基因蚊子同樣採用了RIDL技術，不過，它們比老一代蚊子多改造了1個基因，使得其具有性別選擇。換句話說，這是一種雌性特異的RIDL。

當這種轉基因蚊子和野外蚊子交配後，只有雌性後代會激活tTAV基因，在沒有四環素的環境下全部死亡。而雄性後代繼續攜帶tTAV與野生型雌蟲交配……最終就能使目標種群「自毀」。

當然，這只是理想狀態。在孟德爾遺傳方式下，這些蚊子攜帶的基因會逐漸被稀釋。根據官方文章，這種方法的效果可以持續10代，所以要完全消滅蚊子種群，還需要持續投放這種轉基因蚊子。

消滅疾病?

除了直接消滅蚊子，科學家還有另一種思路：既然最終是為了消除蚊子傳播的疾病，那麼不一定要消滅所有蚊子，消滅蚊子傳播病毒的能力不也可以嗎?

這種策略叫做「種群改變策略」，或者是「種群替代策略」，旨在將基因傳播到媒介種群中，從而降低蚊子的媒介能力而不殺死它們。

這裡同樣涉及到前文說的「沃爾巴克氏體」，但並非利用雌雄蚊子的「胞質不親和性」。

這裡首先要搞清楚一個問題，為什麼和人血親密接觸的蚊子，卻不會傳播像愛滋病毒、B肝病毒等可以經由血液傳播的疾病?

首先，蚊子不會像人體吐出血液，只會吐出唾液。而吐出唾液的管道和吸入血液的並不是同一個，吸血的通道也只作為一個單向的通道通向蚊子體內，因此，蚊子吸血後不會將血液吐出。

更重要的是，病毒實際上並不是像許多人想像那樣，是粘附在蚊子表面，一碰到人就會傳播。事實上，蚊子傳播病毒，首先自己要「感染」病毒，再通過吐出的唾沫，將病毒傳播到人體內。

比如寨卡病毒，就可以存在於蚊子的中腸上皮細胞，然後轉移到唾液腺細胞。在之後的5-10天，寨卡可在蚊子的唾液中繼續存活。相反，愛滋病毒既不會在蚊子體內發育，也不會增殖，反而會被其消化系統所消滅。

而沃爾巴克氏體除了能讓感染它的雄蚊和沒有感染它的雌蚊交配後，後代無法存活以外，本身還有特別的作用：能提高蚊子的免疫力，不被登革熱病毒、寨卡病毒以及奇昆古尼亞熱病毒「感染」。這樣，病毒也就無法通過蚊子在人群中傳播了。

所以，先前進行的沃爾巴克氏體實驗實際上有2種結果：沒有放跑轉基因雌蚊，成功避免沃爾巴克氏體在野外泛濫，那就有可能消滅蚊子種群;就算放跑了，那麼野外種群帶上這種菌群後，也會失去對登革病毒、寨卡病毒的傳播能力，只不過人就無法躲開叮咬之苦了。

基因驅動

需要注意的是，以上介紹的方法，無論是通過RIDL技術消滅蚊子，還是通過沃爾巴克氏體使之失去傳播病毒能力，都面臨著孟德爾遺傳規律。

根據孟德爾遺傳規律，某一特定基因隨著逐漸傳代，會逐漸被「稀釋」。幾代之後，那些含有抗體基因的蚊子也就不剩下什麼了。

而基因編輯技術的興起，尤其是可以隨意剪切基因的CRISPR/Cas9技術出現，使得科學家看到了用一種叫「基因驅動」的技術，顛覆孟德爾遺傳規律的可能。

一般來說物種中都會存在這樣一些基因，它們在繁殖的過程被遺傳的概率比普通基因高出50%。因此，這些基因就可以很容易在群體中散播，即使它們可能導致個體的適應性下降。

而基因驅動就是藉由與這些特殊基因類似的遺傳「偏向性」，將人為改造的基因快速散播到野生群體中，不會被稀釋。這些改造可以包括基因的增添、破壞或者修飾，也可以包括減少個體的生育能力從而可能導致整個物種的毀滅。

但這也導致了許多人的恐慌。

一方面，和對待轉基因食品一樣，許多人對改造基因這種「扮演上帝」的行為存在天然的排斥，尤其是在宗教盛行的國家。《麻省理工科技評論》雜誌就質疑表示，「哪個國家、機構或個人有權力去改變影響全世界的自然法則?」

除此以外，基因驅動技術發展至今不到10年，很難說是已經成熟的技術。而在安全使用方面，這個技術可以被用作製造生物武器，一旦被不懷好意的人或者恐怖分子掌握，危險性非常大。因此部分人認為，應該等到可以制約基因驅動的手段出現，才能將其投入使用。

此外，去年9月，耶魯大學的研究團隊在知名期刊《科學報告》上發表論文，對轉基因蚊子進行了質疑。

他們表示，「殺手蚊」曾的確導致當地埃及伊蚊數量下降了85%，但該項目的有效性似乎在18個月左右就已經失效。在最初因基因編輯蚊子而受到數量抑制之後，當地的蚊子數量反彈到了接近釋放前的水平。

之後，蚊子的數量不僅會反彈到之前的水平，而且人工引入的基因讓蚊子變得更加強壯，未來可能產生「超級蚊子」。