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抗疟转基因蚊子

2019-09-28李忠东

青少年科技博览(中学版) 2019年8期
关键词:伊蚊疟原虫疟疾

李忠东

蚊子属于昆虫纲双翅目蚊科,是一种具有刺吸式口器的纤小飞虫。通常雄蚊吸食植物的汁液,雌蚊以血液为食物,吸血的同时会给人类带来近80种疾病。全世界约有3500种蚊子,其中危害最大的是按蚊、库蚊和伊蚊。

按蚊多为灰色,双翅大多有斑纹,多在夜间活动,主要传播疟疾,俗称疟蚊。库蚊体色棕黄,是室内最常见的蚊子,一般称为家蚊。它们也大多在夜间活动,以传播丝虫病和乙型脑炎为主。伊蚊双翅没有斑,身体大多黑色,且有白色斑纹,俗称花斑蚊。伊蚊白天吸食人血, 叮人凶猛,但飞行距离短,主要集中在繁殖地100米内,可传播登革热、乙型脑炎和基孔肯雅热等疾病,有“亚洲虎蚊”之称。

基因改造新突破

疟疾俗称“打摆子”,是经按蚊叮咬或输入携带疟原虫者的血液而感染疟原虫的虫媒传染病。蚊子每年在全世界造成约83万人死亡,其中绝大多数是这种病造成的。2016年全球约有2.16亿疟疾病例,其中约60万患者死亡,5岁以下的儿童占了大部分。在撒哈拉沙漠以南的非洲,每30秒就有一个孩童死于疟疾。它是严重危害人类健康的疾病之一,被世界卫生组织国际癌症研究机构列入2A类致癌物清单。

蚊子传播疟疾的方式相当“高效”:雌蚊产卵时,需要额外的蛋白质,所以会吸取鸟类、爬行类和哺乳类动物的血液。如果被吸血的动物携带疟原虫,蚊子就会染上,下一次再吸血的时候,就会将疟原虫传送到被叮动物的血液中。寄生虫携带的病毒通过雌蚊在人与人之间传播,引起的脑血管水肿、肺部液体潴留、肾脏及肝脏或胰脏器官衰竭、贫血和低血糖等疟疾并发症,危及患者生命。

研究蚊子和疟原虫的医学专家有3人获得过诺贝尔生理或医学奖:英国军医罗纳德·罗斯因证实按蚊是疟疾的传播媒介于1902年获奖,法国医生夏尔·拉韦朗因发现疟原虫于1907年获奖,中国药学家屠呦呦因创制新型抗疟药青蒿素和双氢青蒿素于2015年获奖。

科学家发现,利用转基因蚊子能帮助消灭疟疾。他们设想,如果能培育出一种更强壮的、不能传播疟原虫的蚊子,然后将这种转基因蚊子大量释放到野外,它们最终将能替代那些能够传播疟疾的蚊子。实际上,激活某一基因,让蚊子对特定的疟原虫产生免疫力,并失去携带这种病原体的能力,这样的技术并不困难。在实验室里,科学家开启了在蚊子肠胃里控制SM1肽的基因,SM1肽可以阻止蚊子體内疟原虫的发育。然而这种转基因蚊子似乎体质比较弱,不能最终在自然环境中生存下来。

通过不断实验,英国伦敦一所大学的研究团队在利用基因驱动技术传播基因改造方面取得重大突破。这项技术可以阻止雌性蚊子繁殖,同时让雄性蚊子继续传播这些改造后的基因。他们的实验室蚊子在11代内消灭了冈比亚按蚊,这种蚊群在非洲撒哈拉以南传播疟疾。在9个产卵周期之后,转基因蚊子和野生蚊子的比例变成7:3,转基因蚊子的生存力逐渐胜过了野生蚊子。虽然在整体上转基因蚊子可能比野生蚊子体弱,但是由于病原体不能在其体内发育,所以它们不但活的时间更长,并且比感染了疟疾的普通蚊子产卵更多。

以蚊灭蚊效果好

一个名叫“向疟疾宣战”的国际组织也通过基因驱动方法在野生蚊子种群中传播基因突变,以破坏关键生育基因或改变雌蚊比例,并且取得成功。

作为使用基因驱动技术对抗疟疾战略计划的第一步,“向疟疾宣战”组织计划在布基纳法索西部一个名叫巴纳的村庄释放第一批不到1万只经基因绝育的雄蚊,这些蚊子携带一种突变基因,可以迅速减少蚊子数量,并且还携带一种令蚊子眼睛变红或变绿的基因,很容易跟野生蚊子区分开来。

布基纳法索位于非洲西部沃尔特河上游,2017年发生了大范围疟疾疫情,造成近4000人丧生。

根据计划,放蚊地点临近科学家的研究实验室,研究人员希望收集到有关蚊子寿命和分布的更多数据,以及它们同野生蚊子相互影响的情况。他们准备从中获得操作经验,以便更好地向监管机构和社区成员介绍转基因蚊子这一概念,增进当地人对他们工作的理解。

科技进步带来的益处有时是难以想象的,我们深信,科学家的努力一定能使人们未来的生活更加幸福。

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