人类能进入“控制蚊子”的时代吗?

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(图源:jianshu)

  炎炎夏日,蚊子叮咬不胜其恼。但住在广州两个岛上的人们有福了,因为根据2019年7月17日Nature的报导,在一支国际联合课题组的共同努力下,研究人员在这两个岛上,几乎消灭了世界上最具侵入性的蚊子种类——亚洲虎蚊(白纹伊蚊)。华盛顿乔治敦大学专门研究蚊子生态学家Peter Armbruster说:“这是迄今为止最成功的亚洲虎蚊根除试验之一”。

  

  亚洲虎蚊,可以传播包括基孔肯雅病(chikungunya)在内的疾病(图源:Cellcode)

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  蚊子绝育术:菌株和辐射控制

  以前的研究表明,大量雄性害虫如螺旋虫(Cochliomyiahominivorax),经过X射线放射会绝育,然后将其释放到目标区域与野生雌虫交配,可以大量降低下一代的种群规模。然而这是一种低效的控制蚊子的方法,因为经过辐射的雄蚊,在生殖方面竞争不过野生雄蚊。

  在另一种方法中,研究人员在实验室用沃尔巴克氏(Wolbachia)菌株感染雄蚊。沃尔巴克氏菌株在数种昆虫体内天然存在,包括白纹伊蚊。但是,如果雄蚊感染的菌株组合与野生雌性携带的菌株组合不同,它们即使发生交配,也不能产生后代。这一点为后续的研究试验提供了思路。

  奚志勇教授,中山大学-密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心主任,是这个课题组的领导者。他表示,这种方法行之有效的前提是,仅向野外释放感染特定菌株组合的雄蚊,而不释放雌蚊。

  如果不小心同时释放了感染的雌蚊,这些雌蚊可能与携带相同菌株组合的雄性交配和产生后代,并且其后代最终可能取代当地的蚊子种群(建立种群优势),从而使依赖沃氏感染的控制方法变得更加困难。

  为了防止这种情况发生,首先需要利用一种特殊的机器将雄性与雌性分开,然后再用人工进行第二次手动筛查。这不但是一项繁琐且耗时的工作,而且总体限制了释放的蚊子的总数。所以奚志勇团队的实验目的是,取消手动筛查的程序,大幅度提高工作效率。

  

  从蚊子体内提取一种沃尔巴克氏菌株,导入含有另外两种菌株的蚊子体内,最终筛选出与三种菌株有共生关系的蚊子品类

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  立竿见影

  亚洲虎蚊的野生种群天然地感染两种沃尔巴克氏菌株,该团队的研究人员用第三种沃尔巴克氏菌株感染野生蚊子,以产生具有三种细菌变种的昆虫实验室群落。然后,该团队对该群落进行低水平辐射,从而既能使雌蚊绝育、又不降低雄蚊的生殖竞争力。所以这篇文章的题目就叫作“不容和不育相结合的灭蚊虫术”。

  论文揭示,该团队在2016年和2017年的蚊子繁殖季节,每周在广州周边两个岛上的居民区中,每公顷释放了超过160,000只蚊子。这极大地减少了蚊子数量,因为经过实验室处理的雌蚊与野生的雄蚊交配,不会产生后代;而经过实验室处理的雄蚊与野生的雌蚊交配,也不会产生后代。

  正如预期的那样,2016年野生成年雌蚊的平均数量下降了83%,2017年下降了94%。奚志勇说,“我们从2014年就开始做这个现场实验了。通过把这两个技术进行结合的方法,经过两年,最终达到了接近根除靶标蚊子的效果。”

  

  携带三种沃尔巴克氏菌的雄性亚洲虎蚊正等待被释放到一个测试地点

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  技术前景

  这一技术的成功非常重要,它开创了一种阻碍昆虫复制并传播致病病毒的新方法。肯塔基大学的医学昆虫学家 Stephen Dobson认为该技术“令人印象深刻。”他也是美国生物技术公司MosquitoMate的创始人,该公司将沃尔巴克氏菌作为控制亚洲虎蚊的工具,并进行商业推广。

  Dobson表示,目前控制亚洲虎蚊的策略,包括喷洒杀虫剂和去除昆虫产卵的充水容器,都是无效的。因为亚洲虎蚊经常在隐蔽的地方产卵,这些地方非常难以监测,并且虎蚊往往会产生对常见杀虫剂的抵抗力,所以,根除蚊子“非常需要像本文(奚志勇的论文)所述的新工具。”

  从新技术的发明到投入应用,尤其是要普遍应用于公共卫生领域,会需要很长的时间。不过,很多评论者都认为,奚志勇团队发明的基于沃尔巴克氏方法非常有前途。

  希望这一技术能早日将人类带入“控制蚊子的时代!”这样,我们就再也不用担心被蚊虫叮咬,也不用再担心蚊子传播疾病了!

  参考文献:

  Xiaoying Zheng, Dongjing Zhang, Zhiyong Xi. Incompatible and sterile insect techniques combined eliminate mosquitoes.Nature. 17 July2019.

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