_本文原题：人类终于找到了对蚊子“种族灭绝”的杀手锏！
今年5月 ， 美国环境署批准了英国牛津昆虫技术公司转基因蚊子的生产 。8月份 ， 美国佛罗里达州政府批准了该公司生产的7.5亿经过基因改造的埃及伊蚊可以放生野外 。8月18日 ， 这一计划得到了佛罗里达群岛蚊虫管控区的最终批准 ， 从明年起开展一项为期两年的利用转基因蚊让蚊子断子绝孙的灭蚊行动 。
利用转基因蚊子达到消灭蚊子的目的 ， 这种思路由来已久 。那么目前都有哪些具体的技术途径？又引发了怎样的争议？我们邀请著名科普作者张田勘就有关问题向读者解读 。
文章图片
问：这一次野外释放的英国牛津昆虫技术公司转基因蚊子是用什么原理消灭蚊子的？
答：生产转基因蚊子有多种技术手段 ， 其中一种是研发时间较长、应用得比较广泛的技术 ， 称为昆虫显性致死释放技术 。牛津昆虫技术公司在2007年就成功研发出转基因蚊 ， 在后来的几年中陆续进行了野外投放试验 ， 收到了良好的较果 ， 但也引发了争议 。
显性致死基因携带昆虫释放技术的核心就是要构建一个复合转座子 ， 复合转座子是一个显性致死基因 。在实验室中 ， 研究人员把复合转座子插入蚊子基因组 ， 产生转基因蚊子 。由于在实验室给蚊子饲喂四环素 ， 转基因蚊的雄蚊和雌蚊都能正常存活 。然后 ， 通过技术选择去除雌蚊 ， 再把雄蚊单独大量释放到野外 ， 转基因雄蚊就可以与野生雌蚊交配 。
转基因雄蚊与野生雌蚊交配产下的也是拥有复合转座子这种转基因的蚊子 ， 而在野外没有四环素 ， 后代无论是雄蚊还是雌蚊体内的复合转座子活性都会开启 ， 蚊子就无法存活 ， 达到初步消灭蚊子的目标 。
由于转基因雄蚊与野生雌蚊产生的后代的雄性和雌性都会因为致死性基因而死亡 ， 因此 ， 需要反复向野外投放在实验室产生的转基因雄蚊 ， 以达到与野生雌蚊交配而让蚊子减少 ， 甚至灭绝的目的 ， 也就可能阻绝蚊子叮咬人并传播疾病 。
牛津昆虫技术公司的第一代转基因蚊称为OX513A ， 是一种转基因埃及伊蚊 ， 应用的是一种可以让后代蚊子不分雌雄都因为转入的致死性基因而死亡的技术 。这种转基因蚊在2007年研发出来 。2010年 ， OX513A转基因蚊在马来西亚一些地方释放 ， 从2011年起在巴西一些地方释放 ， 2014年 ， 在印度、巴拿马、开曼群岛等国的一些地方进行试验 。
其中 ， 效果较好的是从2013年起 ， 牛津昆虫技术公司每周向巴西东部巴伊亚州的雅科比纳市投放大约45万只转基因雄蚊 。在两年多的时间里 ， 总计反复投放近5000万只转基因蚊 。根据后来的试验统计结果 ， 当地野生埃及伊蚊的总数下降了90%以上 。在开曼群岛的试验结果是 ， OX513A转基因蚊对野生蚊子种群的抑制率达95% 。而在马来西亚等地的试验表明 ， OX513A转基因与当地野生雄蚊具有同等的竞争和交配能力 ， 并且能够显著降低当地野生埃及伊蚊的种群密度 。
但是 ， 这一技术也引发争议 ， 最大的争议是 ， 人们担心让蚊子灭绝 。最好的目标是让转基因技术灭掉雌蚊 ， 因为只有雌蚊才叮咬人并传播多种疾病 ， 而雄蚊采集花蜜或以树汁为食 ， 不叮咬人 。为此 ， 牛津昆虫技术公司研发了第二代转基因蚊 ， 称为OX5034 。与第一代OX513A转基因蚊相比 ， 第二代转基因蚊OX5034有两个显著优点 。它们的雄蚊与野生雌蚊交配后 ， 其后代体内的转基因表达的蛋白只杀死雌蚊 ， 使其不能叮人和传播病原体 。其次 ， 在雄蚊后代中 ， 只有一半携带致命基因 ， 它们能将这种基因继续传递给后代 ， 开启种群的自我消灭程序 。但是 ， 随着蚊子后代的增加 ， 这种致命基因的比例会在蚊子体内逐渐降低 ， 然后慢慢消失 。
问：据说我国科学家也在探索用类似的方法灭蚊 ， 具体是怎么回事儿？
答：研究人员也在探索其他类似的方式来灭蚊 ， 其中一种是把某一微生物 ， 如某种细菌转入蚊子体内 ， 也可以让蚊子的后代绝育 。这种技术也可称为细胞（胚胎）转染 。
现在 ， 已经有一些国家的研究人员在从事这项技术研究 ， 中国中山大学的奚志勇教授团队在这一领域的研究取得了一些成果 ， 他们的团队于2013年、2015年和2019年分别在《科学》杂志和《自然》杂志发表了研究结果 。
沃尔巴克氏体是一种在自然界节肢动物体内广泛存在的一种广义上的共生菌 。如果雄性蚊子感染沃尔巴克氏体 ， 与没有感染的雌蚊交配 ， 就会出现生殖不亲和 ， 让胚胎死亡 ， 无法传宗接代 。
奚志勇团队把一种优质沃尔巴克氏体菌型注入白纹伊蚊的胚胎中 ， 产生第一只带菌雌蚊 ， 获得第一个蚊株——HC蚊株 ， 再由它在实验室中与雄蚊交配产生后代 。经过大规模饲养至后代蚊子的蛹期 ， 进行雌雄分离 。把携带有沃尔巴克氏体的后代雄蚊投放到野外与野生雌蚊交配 ， 可以导致雌蚊的胚胎100%死亡 ， 因此可以让蚊子绝育 。
当然 ， 在实验室筛选的过程中可能有极少部分雌蚊会漏网 ， 经过沃尔巴克氏体感染的雌蚊在野外与雄蚊交配 ， 仍可产下后代 。为了彻底阻断蚊子的生育 ， 还可以采用另一种方法 ， 对雌蚊进行低剂量射线照射 ， 使雌蚊不育 。后者即使释放到环境中 ， 与野生雄蚊交配后也无法产生后代 。因此 ， 用沃尔巴克氏体转染并结合辐照 ， 可以逐渐让某一蚊子种群灭绝 。
2015年、2016年 ， 在获得相关许可和居民知情同意后 ， 奚志勇团队分别选择了广州沙仔岛和大刀沙岛作为试验点 ， 小虎岛、观龙岛作为对照点进行试验 。
持续释放HC雄蚊两三年后 ， 与对照区相比 ， 这两个野外试验点的蚊子种群基本消除 ， 幼虫和雌蚊的平均抑制效果分别达到94%和89% ， 两个试验点蚊子叮咬率平均分别下降了96.6%和88.7% 。仅仅是野外释放沃尔巴克氏体转染的雄蚊 ， 就可以让特定区域的蚊子幅度减少 ， 自然也减少了蚊子对人的叮咬和多种传染病的传播 。
文章图片
问：有报道称 ， 基因剪刀技术在以蚊灭蚊中也有应用 ， 是怎么做到的？
答：现在 ， 生物技术中最著名和最有发展前景的基因剪刀是CRISPR-Cas9 ， 可以对特定基因进行增添、删除、破坏或者修饰 ， 从而让某些基因在某一生物群体如蚊子中扩散 ， 让其灭种 。
2015年 ， 研究人员发现了雄性蚊子有一种名为Nix的基因 ， 是一种雄性决定基因 。现在 ， 美国弗吉尼亚理工大学的研究人员尝试用CRISPR-Cas9技术把Nix基因加入到雌性蚊子胚胎的基因组中 ， 如此就会产生更多的雄性蚊子或不育的雄性蚊子 ， 从而减少雌性蚊子的数量 ， 也会减少蚊子叮咬人和传播疾病 。
这种用基因剪刀来控制蚊子后代的性别可能比对蚊子的“种族灭绝”更“蚊道”一些 ， 不是让蚊子不育或断子绝孙 ， 而是让蚊子后代的雌性大大减少 ， 以减少雌蚊对人类的叮咬和传播疾病 。但是 ， 这种方式是否具有明显效果 ， 还需要更多的研究来证明 。
问：消灭蚊子会不会造成生态危害？这方面有怎样的争议？
文章图片
答：人类现在要采用转基因技术或其他技术灭绝蚊子 ， 这种做法是否妥当？站在人的立场 ， 好像灭绝蚊子有充分理由 ， 最大的理由是 ， 蚊子是人类最大的敌人 ， 它每年害死的人最多 。
蚊子传播的疾病有登革热、疟疾、流行性乙型脑炎、黄热病、基孔肯雅热、寨卡病毒、丝虫病、日本脑炎、西尼罗河病毒等数十种传染性疾病 。所有蚊子传播的疾病加起来每年可以让全世界约7亿人染病 ， 每年因蚊子传播疾病而被夺走性命的就达到72.5万人 。因此 ， 蚊子是当今世界人类的第一杀手 。从预防优于治疗的角度看 ， 从源头上消灭蚊子可以防治数十种蚊媒病 。因此 ， 消灭蚊子理由充足 。
然而 ， 如果灭绝蚊子 ， 是否会切断地球上生态链上的一个环节 ， 对生态和环境造成危害？蚊子尽管很小 ， 但在自然生态中占有重要的位置 。如果蚊子灭绝了 ， 那么以蚊子为生的壁虎、蜥蜴、蜘蛛、蝙蝠、蜻蜓、青蛙、鱼、燕子和麻雀等生物是否会跟着衰亡和灭绝？
即便壁虎、蜥蜴、蜘蛛、蝙蝠、蜻蜓等生物可能找到其他食物来代替蚊子 ， 不会灭绝 ， 但是 ， 当这些生物在吃转基因蚊子的时候会不会受到伤害 ， 或者由于被动接受有害的转基因 ， 造成这些动物的绝育？现有的研究表明 ， 上述种种转基因技术 ， 不会横向影响其他昆虫种族 。即便是青蛙或蝙蝠吃了转基因蚊子 ， 也不会中毒 ， 更不会影响它们的生育 。
不过 ， 这一次在佛罗里达群岛投放转基因蚊子 ， 也引来了许多反对声音 ， 认为释放转基因蚊子将会给佛罗里达居民、当地环境和濒危物种带来不必要的风险 ， 特别是在目前新冠疫情的大背景下 。但是 ， 英国牛津昆虫技术公司的一名科学家表示 ， 他们在过去几年其实已经向野外释放了10亿只转基因蚊子 ， 并没有对环境和人类造成任何潜在的风险 。
【蚊子|人类终于找到了对蚊子“种族灭绝”的杀手锏！】对于转基因灭蚊 ， 世界卫生组织的态度是 ， 在鼓励尝试用转基因蚊来灭蚊的同时 ， 也要进行更多的风险测评 。
推荐阅读
- 显微镜|假如人类可以把显微镜提升到40亿倍，是不是全新的宇宙观？
- 细胞|“首个人类胚胎完整模型”！两篇《自然》报道重大进展
- 儿子馋它大半年，终于吃上了！蓬松香脆、味道纯正
- 地球|发生了什么？日美专家透露不好消息，地球或不再适合人类居住
- 细胞|科学家用人类皮肤细胞制成活的、完整的早期胚胎模型
- 量子医学|量子医学诞生了！人类或迎来没有疾病的世界
- 火星|NASA支持，在火星地壳中有大量的水，人类移居火星“稳妥”了？
- 恐龙|有人说，6500万年前人类灭了恐龙，难道人不是进化而来的？
- 全球变暖|真来了，印尼约30万人的城市，或在15年内被淹没，人类需警惕
- 太空|约260亿美元投资太空，2040年第一批人类将登陆火星