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一个“默默无蚊”的世界,可能吗?

撰文 | 计永胜 责编 | 陈晓雪
蚊子种类繁多,全球迄今已记录的蚊子共有3350多种(亚种)。它们不仅吸血骚扰人类,还能传播多种疫病,与疾病传播最为密切的蚊子主要是按蚊(Anopheles,疟原虫的传播媒介)、库蚊(Culex,流行性乙型脑炎的传播媒介)和伊蚊(Aedes,黄热病病毒、登革热病毒和寨卡病毒等多种病原体的传播媒介)三个属。
 
WHO数据显示,全世界有128个国家约39亿人受登革热病毒威胁(图1)。
 
显然,如果能够减少蚊子的数量,这些疫病便可以得到很好的控制。
 
 
2019年7月18日,《自然》杂志发表的一项研究显示,联合使用不相容昆虫技术(Incompatible insect technique,IIT)和辐射昆虫不育技术(Radiation-based sterile insect technique,SIT)可以使环境中蚊子的数量急剧下降 [2]。
 
 
“单一的媒介控制策略不能完全控制蚊子种群,多种方法联合使用可能效果更加显著,该研究中使用的 IIT-SIT 联合策略提供了一种控制蚊媒病的潜在的、强有力的手段。” 美国乔治城大学生物学系教授 Peter A. Armbruster 在同期《自然》发表的观点文章中评论道 [3]。
 
IIT 是始于上个世纪60年代的一种昆虫不育技术。蚊子等昆虫感染沃尔巴克氏菌(Wolbachia,一种昆虫共生菌)之后,能将其传递给后代,但是感染该菌的雄蚊与未感染或感染不同种沃尔巴克氏菌的雌蚊交配,产生的卵不能孵化(图2)。因此,理论上讲,释放感染沃尔巴克氏菌的雄蚊可以很好地压制环境当中野生蚊子的数量。但这种方法操作性不强,因为只要误放含同型沃尔巴克氏菌的雌蚊,灭蚊工作就会前功尽弃。
 
图2. 基于沃尔巴克氏菌的IIT原理。(图源:参考文献4)
 
相比于 IIT,SIT 则显得简单暴力。SIT 是运用射线照射破坏蚊子生殖细胞的染色体,这些蚊子和其他蚊子交配产生的卵同样不能正常发育。遗憾的是,辐射会降低雄蚊的生殖竞争力和存活时间。
 
既然 IIT 和 SIT 各有利弊,能否将两种技术联合起来使用呢?
 
这正是中山大学热带病防治教育部重点实验室、中山大学-密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心教授奚志勇团队的研究工作。
 
在本研究中,科研人员首先通过显微注射技术将源于库蚊的沃尔巴克氏菌株 wPip 注入到白纹伊蚊(Aedes albopictus,又称亚洲虎蚊)卵,培育了携带三种沃尔巴克氏菌株(白纹伊蚊体内本身携带wAlbA/wAlbB两种)的 HC 蚊子(图3)。
 
 
随后,研究人员通过实验室的蚊子工厂大规模生产HC雄蚊,并选择了广州南沙区沙仔岛和小虎岛作为田间灭蚊试验区域(图4)。其中在沙仔岛,该团队于2015年3月-11月进行了HC蚊子的单独释放,随后在2016年和2017年进行了两次 IIT-SIT 联合释放试验(即在 HC 雄蚊释放前先将雄蚊蛹筛选出来,并用射线照射,以破坏可能混入的雌蚊的遗传物质),总共释放 HC 蚊子约1.45亿只;而在小虎岛只进行了两次 IIT-SIT 联合试验,总共释放蚊子约5100万只。
 
 
 
通过对蚊子种群监测,研究人员发现,相比于单独释放 HC 雄蚊,IIT-SIT 联合方法大大提升了对野生蚊子的种群压制效率。在试验进行的2016-2017年期间,可孵化蚊卵的平均数量降低了超94%,更有13周未检测到蚊卵;野生雌蚊数量的年下降率达83%-94%,且在长达6周内都侦测不到任何雌蚊(图5)。
 
图5. 通过释放HC雄蚊联合射线照射进行蚊子种群压制。(图源:参考文献2)
 
可以说,IIT-SIT 联合策略降低野生蚊子数量的效果非常显著。值得一提的是,从民众体验角度来看,社区民众被野生蚊子叮咬率明显降低,对蚊子释放试验的态度也发生了转变(图6)。
 
 
“该研究首次证实了 IIT-SIT 相结合的理念在控制蚊虫上的有效性,是蚊虫控制方法的重大进展,为蚊虫控制增添一种重要的工具。”中国科学院上海植物生理生态研究所研究员王四宝对《知识分子》评论说。
 
他同时表示,单从人类的利益考虑,叮人的蚊子是害虫,而蚊子已在地球上生存了1亿7千多万年,它们已成为整个地球生命系统的重要成员,更是食物链的重要一环。“因此,控制蚊虫的目标是将一定区域内的蚊虫密度压制到一定水平之下,而不是消灭蚊子。”
 
安徽医科大学病原生物学安徽省重点实验室教授邵伟也评论说,“ IIT-SIT 联合策略不失是一种是高效的灭蚊方法。但消灭蚊子所引起的生态连锁反应也需要进行谨慎评估。如果能通过改造蚊子体内共生菌,只将蚊子作为杀灭病原的战场。这样可能就更好了。”
 
王四宝强调,消灭蚊子也不现实,“一个区域的蚊虫消灭后会留下‘生态位空缺’,由于蚊虫生存和繁殖的环境条件没有改变,很快被其它区域的蚊子占领。”
 
“蚊虫防治或蚊媒疾病防控没有一个万全之策或灵丹妙药,需要综合运用现有防治工具,”如清除蚊虫滋生地、化学防治、微生物防治、物理防护,以及未来的新技术,王四宝说。
 
 参考文献:
[1] https://www.who.int/malaria/en/
[2] Xiaoying Zheng, Dongjing Zhang, Yongjun Li, et al., Incompatible and sterile insect techniques combined eliminate mosquitoes. Nature, (2019). doi.org/10.1038/s41586-019-1407-9
[3] Peter A. Armbruster, A trial to tackle tiger mosquitoes. Nature, (2019). doi.org/10.1038/d41586-019-02000-0
[4] http://www.eliminatedengue.com/our-research/wolbachia
 
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