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给蚊子绝育

2015-09-16杭苏

科学大众(中学) 2015年7期
关键词:伊蚊灭蚊登革热

杭苏

精确打击

在非洲、拉丁美洲和南亚,每年新增疟疾、登革热和曲弓热4亿多例,并且患者数量依旧呈上升态势。这些疾病有一个共同点:它们都依靠蚊子这一主要媒介传播!蚊子,真是一种令人称奇的生物,它不仅能利用人类活动开拓新的生存空间,还能避开人类张开的罗网使自己免遭灭顶之灾。这种超强的适应能力令专家们格外担忧。流行病学家、昆虫学家和医生都注意到,放眼全球,似乎已经没有地方能躲过蚊子的袭扰。

疟疾是一种寄生虫引起的疾病,通过受感染的蚊虫叮咬传播给人类,每年致病人数多达3亿。这种经由蚊子传播的疾病会给患者带来极大痛苦。2014年中国的登革热发病数超过4.7万例,是近20年来最严重的一年,病例几乎都集中在广东省。

登革热是因蚊虫叮咬引发的病毒性疾病,每年染病人数近1亿。

曲弓热也是蚊子传播的病毒性疾病,每年感染人数达几千万。

人类对于蚊子的肆虐真的束手无策了吗?随着一项实验的进展,灭蚊之战似乎接近了重要转折点。采取给蚊子绝育的策略,出人意料地显示出令人鼓舞的前景。目前正在测试中的有两种技术:一种是基因操作;一种则是更为成熟的辐射绝育。

这一灭蚊策略与上世纪60年代采用DDT等“大规模杀伤性武器”的做法完全不同。那时人们毫无节制地播撒杀虫剂,造成许多无法挽回的“附带损失”——害虫产生耐药性、邻近的其他动植物惨遭殃及。而这次科学家设计了更为灵活的战术,以蚊子为唯一打击目标。这将是一系列“外科手术式”的精确打击,目的是从内部消灭那些蚊害最严重地区的蚊群。

限制繁殖

辐射绝育用的是伽玛射线对生物体的作用。研究人员在实验室首先用富含氨基酸和不饱和脂肪酸的食物,培育出数十万只健壮的成年蚊子;接着用雄蚊耐受的杀虫剂过筛,以便剔除雌蚊;再把雄蚊放入辐射器内通过辐射绝育。伽马射线剂量取决于蚊子的种类,相关阀值已经确定;最后在蚊子繁殖点附近投放大量绝育蚊子,其数量应为野生雄蚊的10~15倍,以将后者的繁殖机会降至最低。这样,如果雄蚊经过绝育处理,雌蚊再与之交配,那么该地区的蚊子种群将在1~2个月内灭绝。

小范围的试验已显示此举能够减小蚊子种群的规模。问题是现在研究小组生产的不育蚊子数量十分有限。研究小组每月至多能投放10万只不育雄蚊,对总面积约1公顷的地域进行灭蚊。与局部地区灭蚊所需的每周上百万只不育雄蚊的投放量相比,这个数字还远远不够。

现在已经不是当初欧洲和美洲的某些地区可以完全摆脱蚊虫祸害的时代了。今天,蚊虫对杀虫剂产生的耐药性,再加上世界各地之间商品与人员流动的持续快速增长,给蚊子在全球范围内的孳生创造了有利条件。最典型的例子当属白纹伊蚊,它因为腹部的白色条纹和贪婪的食性而又名“虎蚊”。作为登革热和曲弓热的主要传播媒介,白纹伊蚊30年前还生活在亚洲丛林,如今却已遍布全球,并正在成为南欧地区的头号公敌。它完全适应了五大洲各地阴暗潮湿的角落,如阴沟、花盆、垃圾箱。

2006年,留尼旺岛意外爆发曲弓热,罪魁祸首就是它。在欧洲,虽然各国卫生主管部门采取了种种措施,白纹伊蚊还是在2000年前后首先在意大利站稳了脚跟,随后于2005年在法国东南部打开缺口。2010年,法国首次出现了本地(非境外输入)登革热和曲弓热的病例。意大利的情况显然更令人担忧,2007年,该国北部爆发曲弓热,首批250个病例无疑只是即将降临的疫病的前奏。也正是在这个典型的新近遭受白纹伊蚊肆虐的地区,意大利农艺生态研究所于2014年在波河平原的几个城镇投放经辐射绝育的蚊子,希望通过初步试验了解能否将这一曾经在灭蝇领域见效的策略应用于灭蚊。

靶向清除

上世纪60年代以来,辐射绝育法被应用于对家畜或农作物有害的所有种类的苍蝇。在世界各地的农业区,“绝育苍蝇工厂”每周向环境中投放数亿只不育苍蝇,取得了累累硕果。1982年,美国采用这一手段消灭了在动物伤口产卵引发致命疾病的绿蝇;上世纪90年代上半叶,利比亚、危地马拉、伯利兹、萨尔瓦多和洪都拉斯采用这项技术也取得了同样佳绩。目前在墨西哥、尼加拉瓜、哥斯达黎加和牙买加,类似的灭蝇战役则正在进行之中。然而对于灭蚊来说,这一技术还远未达到工业化的程度,而只是处于初步试验阶段。

除了蚊子辐射绝育试验外,即将运用到灭蚊战役中的转基因技术也正在试验中。人们通过这种技术培育出携带使后代含有致死基因的转基因蚊子,也就是所谓的“显性致死基因灭蚊法”。实验室培育出用于繁殖不育后代的转基因雌雄蚊子,并将它们卖给“绝育蚊子工厂”。这种方法在生物学上比辐射绝育法更为复杂,在大量国家应用也更为困难,却具有不容忽略的优势。因为转基因雄蚊没有性吸引力的问题。在实验室和开曼群岛的研究都证实它们与野生蚊子完全相同。不过,未来转基因蚊子很可能再次面临上世纪60年代辐射蚊子所遭到的激烈反对。马来西亚政府最近允许在该国北部丛林的小片地区投放转基因蚊子时,就引起一些人的抗议,主要理由是惧怕致死基因散布到大自然中。

工业化过渡

另外一个亟待解决的难题是用“工业化”方法鉴别蚊子性别。叮人并传播疾病的全是雌蚊,所以在蚊子肆虐的地区,即便是不育的雌蚊也不能投放。不久以前,唯一的鉴别方法是通过手工过筛,将体型大小存在细微差异的雌性和雄性孑孓区分开来,直到新近出现了蚊子性别化学鉴别法。经杀虫剂处理的雄孑孓会产生耐药性,而雌孑孓则被杀死。这一筛选方法已通过对疟疾的主要传播媒介阿拉伯按蚊的试验得到了证明。现在实验室培育出来的都是经过雌雄化学鉴别后辐射绝育的雄蚊。

目前研究人员正对其他种类蚊子中有耐药特质的个体进行挑选,以便此技术能在有需求的国家得到普及。在苏丹北部靠近尼罗河的疟疾肆虐地区,有60%居民因阿拉伯按蚊叮咬而染上疟疾,对此,一项开拓性试验正在国际原子能机构研究小组的支持下展开。除了生产大量具有性吸引力的不育雄蚊,昆虫学家必须弄清楚,以什么频率和数量投放不育雄蚊,才能杜绝野生雄蚊繁殖的机会,从而降低传染发生率。为此,研究人员依靠数学建模来再现传染病的传播状况,一些有关蚊子的特定数据(如雌蚊在繁殖上的忠诚度)被纳入了考虑范围。

即使一生中数次交配,雌蚊也只会保存使之受精的首个雄蚊的精液,并将之用于所有蚊卵。这使工作变得简单。因为只要投放的不育雄蚊能抢先与雌蚊交配,就能彻底消灭其后代。据国际原子能机构专家估计,以疟疾传播媒介按蚊为例,只要在其繁殖地投放的不育雄蚊数量达到野生雄蚊数量的10~15倍,就能在一两个月内(雌按蚊存活期大约为1个月)彻底消灭蚊群。由此可见不育蚊子工业化生产的必要性。况且此灭蚊法能减少大规模使用杀虫剂造成的灾害,有利于保护生物样性。而且蚊子家族也不会受到破坏,因为这种技术仅被用来消灭人类居住区周围极为有限区域内的蚊子,对于白纹伊蚊而言,更只是把它们从新近侵占的地盘中赶走而已。毫无疑问,有关蚊子绝育的研究关系重大。如果意大利、留尼旺、苏丹和中国广东的试验证明这种方法有效,那么人类终将打赢灭蚊大战,从而挽救千万人的生命。

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