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基因改造蚊子或能保护世界免受疾病侵扰

经过基因改造的蚊子可以自我繁殖灭绝,从而消灭登革热、寨卡病毒和黄热病。

作者:Joshua Rapp Learn
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图片来源:khlungcenter/Shutterstock

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忘掉狮子、河马或毒蛇吧。埃及伊蚊可能是世界上最致命的野生动物之一。在正常情况下,它们叮咬相对无害。但这些蚊子中的许多携带疾病,它们通过一名宿主的血液传播给另一名宿主,包括寨卡病毒、奇ungunya病毒、登革热和黄热病。与传播这些疾病的近亲亚洲虎纹蚊一样,埃及伊蚊以其腿上的黑白条纹而著称。

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这些蚊子在城市地区繁衍生息,这使得它们传播的疾病尤其具有传染性。它们通常在少量水中繁殖,例如废弃的轮胎和花盆中。但一项新的基因工程技术可以让这些蚊子自我繁殖灭绝。

“我们想要一种能够真正影响疾病传播的工具,并且希望它易于获取,”Oxitec的监管事务负责人Nathan Rose说道。“我们真正关注的是寻找控制害虫的环保方法。”

工程化完美的双重间谍

这项技术是这样工作的。美国拥有、英国运营的生物技术公司Oxitec改造了雄性蚊子的基因,使其雌性后代死亡而雄性存活。这些雄性的第二代也会携带这种基因,所以当它们交配时,它们也不会产下雌性后代。最终,经过基因改造的DNA会在埃及伊蚊种群中传播,使其数量锐减。

由于雄性蚊子以水果为食而不是血液,因此它们不会传播疾病,所以释放一些雄性对人类种群相对无害。为了追踪治疗效果,Oxitec改造了蚊子的基因,使其在特定光线照射下发出生物荧光。随着时间的推移,他们可以看到经过基因改造的蚊子传播的范围。

该策略已被证明是有效的。“在巴西,我们已经看到可以将当地蚊子种群减少95%以上,”Rose说。但这不是一蹴而就的——基因需要经过几代才能在种群中传播。

Oxitec正在制定几种不同的策略来推广其新的基因改造蚊子。其中一种策略是与地方和国家政府或大型业主合作,采取大规模策略来根除埃及伊蚊种群。这可能包括大型酒店、高尔夫球场、市政当局和联邦机构。

另一种策略是通过商店销售套件,供任何想在家周围控制区域的人使用。这些盒子大约有足球那么大,里面装有干燥的蚊子卵。套件只需要加水,卵就会孵化并释放经过基因改造的雄性蚊子,这些蚊子在经历幼虫阶段后开始与雌性蚊子交配。

“运输和考虑起来都非常简单,”Rose说。

该公司正在走审批流程,以便在美国销售这些盒子,但它们已经在巴西上市,而巴西是寨卡病毒和登革热等疾病肆虐的地区。

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Oxitec目前正在与佛罗里达州蚊虫控制局合作,在佛罗里达州南部进行一个试点项目,并将很快提交另一项研究申请,在加利福尼亚州塔拉县进行试点项目。在巴西,项目进展更为顺利,大型项目正在进行中。

最终,该疗法可能导致特定区域内所有埃及伊蚊蚊子种群的死亡,但这些区域未来可能仍需要监测,以防未经处理的蚊子侵入已处理区域。

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Rose说,地方政府可能会制定蚊子释放策略,建立缓冲区域,在这些区域蚊子已被或多或少地根除。

生态担忧

无论蚊子因其烦人的叮咬和传播疾病的潜力而被如何诟病,这些昆虫在其生存的生态系统中都扮演着至关重要的角色。它们的幼虫是青蛙、鱼类和其他昆虫等各种水生生物的食物来源。一旦飞到空中,蚊子也为鸟类、蝙蝠和爬行动物等生物提供食物。

但是埃及伊蚊仅原产于非洲部分地区,而在其目前发现的大多数其他地区都是入侵物种。它在大约几百年前才来到美洲,可能是在奴隶贸易的帮助下。因此,埃及伊蚊与本地蚊子种类竞争,清除它对生态系统是有益的。

许多传统的蚊子控制策略通常依赖于化学杀虫剂。但是蚊子,特别是埃及伊蚊,会随着时间的推移对杀虫剂产生抗药性。此外,化学处理并非物种特异性。在杀死蚊子的过程中,杀虫剂也可能对有益的传粉者以及食物链上层生物造成伤害。

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“如果你能抑制这种特定的蚊子,而不去喷洒其他蚊子,那实际上是对环境有利的,”Rose说。例如,仅在佛罗里达州,埃及伊蚊就占了总蚊子数量的4%左右。

由于这项技术依赖于对蚊子基因的基因改造,因此它们很难对这些改变产生抗药性。虽然可能发生减弱基因改造影响的基因突变,但Rose表示,Oxitec的技术侧重于多种不同的基因途径,这使得该物种更难适应防御。

“我们已经释放了超过十亿只蚊子,大部分在巴西,也有一些在美国,我们从未发现过对此产生抗药性,”Rose说。

虽然研究表明在某些地区埃及伊蚊数量大幅减少,但Rose表示,人们继续采取其他措施来防范蚊子仍然很重要,例如清除家中及周围积水的地方。

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该公司还计划开发类似的基因改造蚊子,以针对传播疾病的其他物种,如亚洲虎蚊或传播疟疾的蚊子。他们还在推出一种基因改造版本的秋粘虫,这是一种在世界许多地方对玉米作物造成毁灭性影响的入侵性飞蛾。

  • Joshua Rapp Learn

    Joshua Rapp Learn 是一位屡获殊荣的华盛顿特区科学记者,经常为《发现杂志》撰稿,内容涵盖考古学、野生动物、古生物学、太空等主题。

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