摘要:今年夏天,从广东佛山开始出现的一种传染疾病传播越来越猛烈,截至2025年8月2日已经出现7000多例病例,这场疾病的罪魁祸首,是由蚊子传播的基孔肯雅热。
今年夏天,从广东佛山开始出现的一种传染疾病传播越来越猛烈,截至2025年8月2日已经出现7000多例病例,这场疾病的罪魁祸首,是由蚊子传播的基孔肯雅热。
其实蚊子带来的疾病还远不止于此,疟疾、登革热等等,每一次蚊子们带来的都是最致命,最可怕的疾病,根据世界卫生组织的统计,每年约有 72.5 万人死于由蚊虫叮咬引起或传染的疾病。对于如此嚣张的蚊子,我们有什么好方法吗?
其实,最近十几二十年间,我们已经实践了好几种策略,很有可能,未来会是一个没有蚊子的世界。
其实叮咬我们的蚊子,都是母蚊子,母蚊子会在繁殖期前,通过吸食血液获取充分的营养物质,目的自然就是为了获取足够的能量来繁衍后代。
有研究者就发现了一个关于母蚊子的盲点:他们发现这些蚊子有点像大胃王,一顿饭的“血量”相当于女生吃上275个汉堡一样。但是这一顿下去母蚊子就好几天不吃饭了,直到排卵之后,才会有吃东西的欲望。
作者甚至在蚊子摘要做了个小视频给大家科普了一下(图源:Duvall L B, et al.)
那蚊子是不是和人一样,吃饱了之后会有一种“饱腹感”?这些科学家就开始找这方面的相关基因,最终发现一个叫神经肽Y(neuropeptide Y,简称NPY)的基因似乎可以发挥这个作用:让生物产生饱腹感。
他们尝试把这个基因剪掉,让它失去了功能,结果却发现蚊子竟然吃得越来越多——所以,他们的目标应该正好相反:我们需要增加这个基因的表达,才能让蚊子有厌食的感觉。结合分析它的生物化学过程,科学家找到了好几个相关的激活因子,用来激活这个基因大量地表达。果不其然,蚊子开始变得对血液失去了兴趣,不再吸血了。
只不过这个方法要求全部蚊子都带有这样的实验室编辑过的基因,这就很难保证每只蚊子都会得厌食症,所以大部分科学家想到的策略是——怎么才能让蚊子“断子绝孙”?
生物学课堂上你可能学过,一定的辐射能发生基因突变。那么最直接的,辐射照射公蚊子,是不是可以让它无法生育了呢?但是,不育的公蚊子“战斗力”下降了,也不受母蚊子的青睐了,长此以往,效果可能就是事倍功半了。
于是科学家通过实际观察,发现答案其实就藏在自然界本身。科学家找到一类细菌,叫做沃尔巴克氏体(Wolbachia),这类细菌的原理是感染了的公蚊子,如果和野生的母蚊子交配,产生的后代因为细菌的作用,会发生“胞质不融合”的现象,导致虫卵死亡。
如果雄性感染细菌,后代全部死亡,病菌也无法传播出去(左图);如果雌性感染,则同种病菌迅速扩散,逐渐也失去了效用(右图)(图源:Armbruster P A.)
但也有些问题:实际操作中,这类细菌只能感染公蚊子。因为,如果是母蚊子被感染了,即使是和感染了的公蚊子交配,细菌也不能发挥作用。经过数代的繁衍,这种细菌就会遍布整个蚊子群体,细菌也就彻底失效了(如下图右图)。因此如果要释放细菌,就要专门挑出公蚊子来感染,这无疑是个巨大的工程量。
看似潜力巨大的方法,可就是效果不好,那就需要适合的改进:科学家一方面是转入三种细菌,三重保险,总有一种细菌能让公蚊子不育;另一方面,针对母蚊子,则采用比较低量的辐射,让母蚊子不育,那么母蚊子即使飞出去也不影响细菌传播了,也就省略了挑选蚊子的难题。双管齐下,确保能将携带病菌的蚊子们赶尽杀绝。
这项来自中山大学实验室的计划,也为此建设了专门的“蚊子工厂”,在一周内可以产生出500万只装好了细菌的蚊子,并且将他们投放到了广东各地的试点区域。实验结果也非常喜人:蚊子产卵量降低了94%,而蚊子咬人的比率也降低了96.6%。针对当地居民调查的结果,当地也从非常怀疑的13%支持率,上升到现在54%的支持率。
类似的,能让公蚊子“不育”,那自然也有想让母蚊子“不孕”的科学策略。简单来讲,就是针对一个雌性生育重要的基因(doublesex基因),利用基因编辑破坏掉之后,公蚊子基本什么事没有,但是母蚊子就不孕不育了。
这个过程,就好像电脑被黑客用病毒攻击,只是简单改了几个代码,电脑就整个瘫痪中毒了。基因之间的调控更为复杂,一个基因的失活,可能导致整个调控网络发生巨大改变。
一个还算蛮简单的示意图(图源:Flores H A, O’Neill S L.)
但是,难道每只蚊子都要一只一只地去编辑基因吗?又为什么只挑选对母蚊子有影响而对雄性没有影响的基因呢?这其实就是一个基因如何传播的过程了,同样好比电脑病毒要感染电脑,它可能需要有一个“潜伏期”不被人发现,并且广泛传播,等到被发现时,已经为时已晚。
被基因编辑的公蚊子,在和母蚊子交配时,产生的后代就可能会带上这个“病毒”,但是这时还没有发挥作用,但是已经传播开了。再下一代的时候,“病毒”开始发挥作用,母蚊子开始出现不孕不育,但是公蚊子还是带着“病毒”,并且还在毫不知情地继续传播着。
如果你还记得高中生物的遗传图,这个可能会更有助于理解这个过程:黑色是野生蚊子,灰色是敲除基因蚊子;上图是我们熟知的孟德尔遗传方式,而下图是雄性不受影响的遗传方式(图源:James S, et al.)
根据研究报道,放出经过7-11代,一大群蚊子就会因此灭亡了。
实际上,像这样的转基因蚊子,目前全世界范围内已经投放了数十亿,范围涵盖了世界各地,而且也都颇具成效。比如2016年5月,在开曼群岛西湾社区投放转基因蚊后,相比其他类似地区,埃及伊蚊的数量下降了约88%;2011年开始向巴西东部巴伊亚州的雅科比纳市累计投放了5000万只转基因蚊子后,当地野生蚊子数量下降了80~95%。
2016年1月27日在巴西Fiocruz研究所显微镜下拍摄的埃及伊蚊(图源:VOA)
但是这个方法也不是能百分百杀蚊子,完全无害的。生命充满太多的不确定性和未知,在什么情况或什么样的标准下,人类可以在自然环境中使用基因编辑等生命科学技术,是必须要慎重考虑的难题。
一方面是埃及伊蚊等蚊虫携带的大量病原体,对人类造成严重的伤害,几乎影响全球半数以上人群;而另一面因为转基因的特殊性质,人们会担心转基因蚊对人体的伤害、对其他动物的影响、以及对整个生态系统可能带来的变化。
所以每次实验的实行,背后其实都包含了大量的考虑,比如为了避免转基因蚊子影响人类,投放的都是不咬人的公蚊子;不同测试确保转基因蚊子不会对它的捕食者产生影响;多次实验确保转基因蚊子不会引发自然灾害……
未来的“无蚊”世界肯定可以实现,只不过这条道路我们仍在摸索前行,道阻且长。
作者:奶树
来源:biokiwi
来源:中科院物理所一点号