神奇的轉基因蚊子：雌性變雄性，能繁殖卻不再咬人

2020-07-16 科學大觀園雜誌


神奇的轉基因蚊子：雌性變雄性，能繁殖卻不再咬人

Michelle Anderson（左）和Azadeh Aryan（右）。

美國維吉尼亞理工大學的研究人員近日證實，僅需改動一個基因，就可以將雌性埃及伊蚊轉化為可繁殖的雄性蚊子。研究者還確定了雄性蚊子飛行所需的一個基因。相關論文於7月13日發表在《美國國家科學院院刊》。

雄性蚊子不會咬人，也不會傳播病原體。雌性蚊子則不同，為了產卵，它們需要攝取血液，並因此成為了寨卡和登革熱病原體的首要攜帶者。

「雄性決定位點（M位點）決定了雄性埃及伊蚊的性別。正如人類的Y染色體一樣，M位點只能遺傳給雄性後代。」該校生物化學系教授Zhijian Tu說，「我們發現，將先前在埃及伊蚊M位點發現的雄性決定基因Nix，插入可遺傳給雌性後代的染色體區域，僅Nix基因就足以將雌性埃及伊蚊轉化為可生育的雄性。這可能對未來的蚊蟲控制技術產生影響。」

「我們還發現了第二個基因——myo-sex，它與雄性蚊子的飛行能力密切相關。我們的工作揭示了M位點功能的分子基礎。」該校Tu實驗室研究科學家、論文第一作者Azadeh Aryan說。

Aryan等培育並鑑定了多個轉基因蚊子系。這些蚊子在自身啟動子的控制下，表達了一個額外的Nix基因拷貝。該校昆蟲學助理教授Maria Sharakhova等繪製了Nix多餘拷貝的染色體插入位點。

研究人員Michelle Anderson說：「Nix基因介導的性別轉換具有高度滲透性，並可以在實驗室條件下穩定遺傳多代。也就是說，這些性狀可以代代相傳。」

雖然Nix基因可以將雌性伊蚊轉變為雄性，但性轉後的雄性伊蚊無法飛行。研究人員通過敲除myo-sex基因的野生型雄性伊蚊發現，導致性轉伊蚊飛行能力喪失的「罪魁禍首」，正是同在M位點的myo-sex基因。雖然飛行是交配的必要條件，但性轉雄性伊蚊仍可與被冷麻醉的野生型雌性繁育出可存活的變性後代。

「在改進蚊蟲控制策略方面，Nix基因具有巨大的潛力。我們可以通過將雌蚊轉變為雄蚊，減少攜帶病原體的伊蚊數量，或者利用該基因助力不育昆蟲技術的開發。」Tu實驗室的研究科學家James Biedler說。

依靠交配策略控制蚊子數量的技術只能作用於某些特定的物種。在培養出可用於初步測試的轉基因蚊子系之前，還需要進行更多研究。研究人員表示，同時將Nix基因和myo-sex基因插入蚊子基因組，培育出可生育的、會飛的雄性性轉蚊子仍頗具挑戰性

下一階段，Tu團隊希望探索Nix基因激活雄性發育途徑的機制，並了解它在同一屬的蚊子中的進化方式。例如，其他種類的伊蚊也攜帶有Nix基因，但這種基因和性別決定位點是如何進化的？除了深入研究Nix基因對蚊子的影響，研究人員還希望相關成果能為其他昆蟲、脊椎動物和植物中發現的同態性染色體的研究提供幫助。

原創編譯：Max 審稿：alone 責編：雷鑫宇

期刊來源：《美國國家科學院院刊》

期刊編號：1091-6490

原文連結：

https://phys.org/news/2020-07-female-mosquitoes-non-biting-males-implications.html

版權聲明：本文為原創編譯，中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。轉載請註明來源。

相關焦點

  • 認識「不會咬人」的轉基因蚊子
    有些人甚至擔心這些轉基因蚊子最終可能會與野生種蚊子交配，反而增加南佛羅裡達州蚊子傳播的疾病數量。2019年在《自然》雜誌上發表的一項研究即詳細介紹了這類轉基因蚊子是如何生出雜交種蚊子。轉基因蚊子是由英國生技公司Oxitec所製造，這些​釋放到野外的特殊蚊子均屬於雄性蚊
  • 來認識一下「不會咬人」的轉基因蚊子
    美國國家環境保護署(EPA)為了找出替代噴灑殺蟲劑的更有效方法，已於今年5月核准轉基因蚊子實驗性使用計劃，並預計於2021年和2022年在佛羅裡達礁島群釋放7.5億隻轉基因蚊子。該計劃具體目標是會傳播登革熱、屈公熱、茲卡、黃熱病與其他可能致命疾病的「埃及斑蚊」。佛羅裡達礁島群目前正在努力對抗登革熱疫情，據媒體報導，今年到目前為止，該地已有47人感染登革熱。
  • 科普：轉基因蚊子咬了我 我會被轉基因嗎？
    世界衛生組織的公開數據顯示，蚊子平均每年造成的死亡人數高達70萬人，位列「生物殺手」榜榜首。經蚊子傳播的疾病多達80餘種，如瘧疾、登革熱、乙型腦炎等疾病。蚊子是如何傳播疾病的？其實，雄性蚊子不會咬人，也不會傳播病原體。
  • 花蚊子為什麼咬人那麼兇?人類能徹底消滅花蚊子嗎?
    而其他蚊子咬人時，不會產生這麼大的包，所以伊蚊咬人看起來非常兇。和其他兩種蚊子相比，伊蚊叮咬人最多，這是因為其他兩種蚊子容易被人們感覺到，而伊蚊在咬人時會向人體釋放麻醉劑。這裡多說一句，雖然蚊子叮咬能傳播很多病毒，但是愛滋病並不能通過蚊子傳播，這是因為蚊子口器內有防回流措施，不會將自己吸到的血再反流到另一個人身上。而且蚊子體內有殺死愛滋病的系統，所以它們的口水中不會有愛滋病毒。還有，愛滋病在空氣中生存很短暫，即使蚊子口器中攜帶少量愛滋病毒，也不會造成人體患病。
  • 美國釋放將近7.5億隻轉基因蚊子-雄性！成為人們的安全衛士
    今日，據國外媒體報導，佛羅裡達州政府和美國政府近期批准了一項計劃，在2021年和2022年將釋放超過7.5億隻轉基因雄性蚊到佛羅裡達群島。培育出新的雌性幼生後代在成熟前就會死亡因而，雌性蚊子叮咬人與傳播疾病的比例顯著降低。其稱呼為代號OX5034的蚊子後代只有雄性，不能繁殖。因為它是以吸食花蜜一類為食物。
  • 7.5億隻轉基因蚊子即將投放！為了滅蚊煞費苦心卻遭抗議，為何？
    據悉，這種轉基因蚊子可以通過與當地一般蚊子交配來殺死或減少蚊子數量，以防止瘧疾等疾病的傳播。不是所有的蚊子都會咬人。相當餘的物種靠採集蜂蜜生存。叮咬人的蚊子通常是伊蚊，雄性伊蚊也靠採集蜂蜜為生，而雌性伊蚊則必須依靠血液生存和繁殖。幾年之前，科學家就想到利用轉基因蚊子來達到減少蚊子產量的目的。
  • 美國為何投放7.5億隻轉基因蚊子？背後影響值得警惕
    然後人類再將這些蚊子釋放到野外，讓這些轉基因蚊子與野生的雌性蚊子交配產生後代，而後代中雌性的蚊子會在短期內死亡，只留下雄性後代。由於雄性伊蚊不會叮咬人類，而且雌性蚊子死掉後雄性蚊蟲無法交配，經過數年之後就會走向滅絕。
  • 美國投放7.5億轉基因蚊子，冒充造物者剝奪物種生存權合適嗎？
    蚊子如同人類一樣，也分公母，也就是雌雄。叮人咬人的是雌性的蚊子，而雄性蚊子卻是不咬人的。這是因為雌性蚊子為了生殖下一代，需要吸取血液來獲取蛋白質等營養，促進內卵的成熟。一旦雌性蚊子吸取足夠血液後，就會到有水或者潮溼的地方產卵。而雄性的蚊子，它們則是素食者，一般以植物汁液和花蜜為食，由於它們的吸血針管已經退化，即使想要「偷葷」也做不到了。
  • 佛羅裡達州將釋放7.5億隻轉基因雄蚊 用於在環境中繁殖會自行死亡的後代
    佛羅裡達州的地方官員宣布，他們已經批准向環境中釋放7.5億隻轉基因蚊子，以減少當地這種吸血生物的數量。釋放轉基因蚊子的目的是幫助減少攜帶登革熱或寨卡病毒等疾病的蚊子數量，批准釋放這些蟲子的決定是在環保組織警告說會有意想不到的後果之後。
  • 美國釋放百萬轉基因蚊子，通過交配實現互殺，蚊子或將滅絕？
    美國已經釋放百萬隻雄性轉基因蚊子，意圖通過殺死雌性蚊子來阻礙瘧疾的傳播。然而這種做法卻遭到了國內外專家的嚴厲反對，美國不顧反對釋放蚊子，出發點是好的，但恐引發更為嚴重的危機。唯有雌性蚊子才會咬人，而此次美國釋放的轉基因雄性蚊子，能夠通過和雌性蚊子交配來殺死雌性蚊子，由此達到減少蚊子數量的目的。
  • 美國佛羅裡達放飛7.5億轉基因蚊子 以毒攻毒引發爭議
    還有一些活動人士警告，它有可能導致對生態環境的破壞，甚至產生抗殺蟲劑的雜交蚊子。但參與研製項目的公司稱，轉基因蚊子對人和環境不會產生不良影響。今年五月，美國環境署批准了基因改造蚊子的生產，廠商是一家總部在英國而業務活動在美國的公司，Oxitec。這批轉基因蚊子代號為OX5034，它們是雄性埃及伊蚊。
  • 消滅雌性！7.5億隻轉基因蚊子將出徵
    8月20日，外媒報導，美國佛羅裡達州地方當局批准一項最終計劃，將於2021年和2022年將釋放超7.5億隻轉基因蚊子到佛羅裡達群島。據悉，埃及伊蚊是一種攜帶多種致命疾病的蚊子，如寨卡病毒、登革熱、基孔肯雅熱和黃熱病。雌性蚊子通過叮咬傳播疾病，而雄性只以花蜜為食。
  • 美國將釋放數百萬隻轉基因蚊子 美國將釋放數百萬隻轉基因蚊子
    所以在我們人類的眼裡，蚊子簡直最令我們痛恨的生物，我們恨不得將它們趕盡殺絕。由於蚊子繁殖能量非常強，且處在底層的生物圈中，想要通過傳統的大量噴灑殺蟲劑的方式來滅蚊，有點不現實。     不過人類基因工程的發展，讓我們對消滅蚊子有了新的方案。今年夏天，美國可能首次釋放轉基因蚊子。
  • 美國擬釋放7.5億隻轉基因蚊子！蚊子軍團將成為新的作戰方式？
    通過交配降低雌性後代存活機率據美國合眾國際社（UPI）19日報導，佛羅裡達州門羅縣蚊子控制區籤署了該項目，將釋放約7.5億隻轉基因蚊子。該公司開發了一種名為OX513A的雄性蚊子，與雌性生活和交配，它們的雄性和雌性後代將繼承「殺死」程序並死亡，從而限制蚊子數量的增長。此前OX513A已經在開曼群島、巴拿馬和巴西進行了現場測試，在巴西城市地區的一項試驗使埃及 伊蚊減少了95%。
  • 繼轉基因大豆後，美國養出7.5億隻轉基因蚊子，或挑戰不可能
    據不完全統計，地球上生活的人類超過千億，其中520億人的生命曾遭受過蚊子的威脅。 說起對人類的威脅，體型龐大的動物如鯊魚、老虎、獅子、鱷魚等，更能給人帶來視覺上的衝擊。然而，比起其貌不揚的小傢伙蚊子，它們恐怕還得甘拜下風。事實上，蚊子才是威脅人類生命的第一殺手。
  • 橫行地球一億年的蚊子遇到硬茬？美國將釋放7.5億隻轉基因蚊子
    2022年釋放7.5隻轉基因蚊子。轉基因大豆支持者可以選擇吃，反對者可以選擇不吃，但是轉基因蚊子能專挑支持者咬，不咬反對者嗎？美國為什麼這麼做？這批轉基因蚊子是用來做什麼的？這一切都得從煩人的蚊子的歷史說起。
  • 美國將首次人工釋放7.5億轉基因蚊子執行侏羅紀實驗
    什麼叫轉基因蚊子？！來開開腦洞！據美國媒體報導稱，環保局5月通過了這項計劃，旨在測試這種轉基因蚊子是否能替代殺蟲劑來抑制攜帶寨卡病、登革熱、基孔肯雅病和黃熱病的埃及伊蚊。好，接著說這轉基因蚊子的能耐:根據新聞的描述，這種轉基因蚊子的代號是OX5034，他們經過基因改造之後，與埃及伊蚊交配孵出的雌性蚊子會在幼體階段就夭折
  • 徹底消滅蚊子？美國將釋放數百萬轉基因蚊子，專家：恐釀大錯
    所以在我們人類的眼裡，蚊子簡直最令我們痛恨的生物，我們恨不得將它們趕盡殺絕。由於蚊子繁殖能量非常強，且處在底層的生物圈中，想要通過傳統的大量噴灑殺蟲劑的方式來滅蚊，有點不現實。不過人類基因工程的發展，讓我們對消滅蚊子有了新的方案。今年夏天，美國可能首次釋放轉基因蚊子。
  • 用「轉基因蚊子」滅蚊不管用了?專家稱:還可能產生超級蚊子
    這些雄性蚊子與自然條件下的雌性蚊子交配後，或是產下的卵不能正常孵化，或是其幼蟲存活不到具備繁殖能力的時候。因此，這種「殺手蚊」被視為一種有效防禦瘧疾、登革熱等高致死率疾病的重要手段。而據美國《新聞周刊》報導，美國耶魯大學的一個研究團隊近日在知名學術期刊《科學報告》上發表文章稱，用轉基因手段來滅蚊的效果大概在18個月後就會消失。
  • 佛羅裡達計劃放飛7.5億隻轉基因蚊，可讓蚊子數量下降95%
    出品 | 搜狐健康作者 | 周亦川編輯 | 袁月據CNN網站報導，一項在美國佛羅裡達群島投放7.5億轉基因蚊子的計劃已經得到批准這些蚊子產生的雌性後代將在幼蟲期死亡，可有效預防蚊子帶來的各類傳染性疾病。專家介紹，埃及伊蚊是一種可攜帶多種致命傳染病的蚊子，比如寨卡、登革熱、基孔肯雅病和黃熱病等等。