“以蚊治蚊”：滅蚊黑科技的生態(tài)難題

杜瑋

2019年12月2日，新加坡國(guó)家環(huán)境局的工作人員在實(shí)驗(yàn)中將手臂伸入蚊子培養(yǎng)設(shè)備中，這些雄蚊子都攜帶有沃爾巴克氏體菌株。圖/視覺(jué)中國(guó)

當(dāng)“嗡嗡”叫的蚊子打斷了你的思緒，驚擾了你的好夢(mèng)，并出其不意地“贈(zèng)予”你一個(gè)奇癢無(wú)比、大小隨機(jī)的“紅包”時(shí)，你一定會(huì)有將這一物種趕盡殺絕的沖動(dòng)。這一令人憎惡的家伙還會(huì)傳播登革熱、寨卡病毒等，造成每年全球約72.5萬(wàn)人死亡，被世界衛(wèi)生組織稱為害蟲(chóng)中的頭號(hào)“致命殺手”。

在全世界，有超過(guò)3000種的蚊子，實(shí)際叮人、傳播病毒的只占其中一小部分。在中國(guó)，最常見(jiàn)的吸血“家蚊”是庫(kù)蚊，在亞洲和歐美國(guó)家，常見(jiàn)的吸血、傳毒者是埃及伊蚊與白紋伊蚊。讓蚊子徹底滅絕是個(gè)終極難題，而這一結(jié)果會(huì)給全球生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的影響也尚未可知。因此，科學(xué)家們想出了一些折中的辦法來(lái)避免蚊子帶給人類的困擾。

8月26日，在印度尼西亞開(kāi)展的世界首個(gè)“以蚊治蚊”的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)初步結(jié)果發(fā)布：通過(guò)釋放經(jīng)改造攜帶沃爾巴克氏體細(xì)菌的蚊子，可以阻斷蚊子對(duì)登革熱等病毒的傳播，使當(dāng)?shù)氐歉餆岬陌l(fā)病幾率降低77%。幾乎同時(shí)，美國(guó)佛羅里達(dá)州宣布，將于明年起在該州礁島群島陸續(xù)釋放7.5億只轉(zhuǎn)基因蚊子用以滅蚊，這也將是美國(guó)境內(nèi)首次釋放轉(zhuǎn)基因蚊子。在殺蟲(chóng)劑等傳統(tǒng)滅蚊手段效果有限的現(xiàn)實(shí)下，這都將帶給人們無(wú)限的期待。

“以蚊治蚊”的三條路徑

印尼開(kāi)展對(duì)照試驗(yàn)的地點(diǎn)是人口40萬(wàn)的日惹市，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)將日惹市劃分為24個(gè)區(qū)域，并隨機(jī)選擇12個(gè)區(qū)域作為改良蚊子釋放地。試驗(yàn)為期27個(gè)月，通過(guò)與當(dāng)?shù)卦\所合作，追蹤400個(gè)登革熱確診病例的居住地或活動(dòng)軌跡，評(píng)估蚊子釋放地阻斷登革熱病毒的效果。

沃爾巴克氏體細(xì)菌是一些昆蟲(chóng)體內(nèi)所含有的共生菌，具有阻止登革熱病毒傳播的效用。當(dāng)改良的雌蚊、雄蚊一起放飛后，與體內(nèi)沒(méi)有沃爾巴克氏體細(xì)菌的野生蚊子交配，就會(huì)使得沃爾巴克氏體細(xì)菌擴(kuò)散到原有種群中。也就是說(shuō)，雖然蚊子數(shù)量沒(méi)有減少，甚至還會(huì)因放飛蚊子增多，但所有蚊子都擁有了抗登革熱病毒的沃爾巴克氏體細(xì)菌，實(shí)現(xiàn)了“種群置換”。關(guān)于這一試驗(yàn)結(jié)果的更多信息目前尚未披露。

領(lǐng)銜這一試驗(yàn)的是澳大利亞莫納什大學(xué)的斯科特‘奧尼爾團(tuán)隊(duì)。實(shí)際上，從2011年起，奧尼爾團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始在澳大利亞、巴西、印尼等地嘗試“以蚊治蚊”，而此次作為金標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于世衛(wèi)組織向更大范圍內(nèi)推廣這一舉措有著重要意義。奚志勇是美國(guó)密歇根州立大學(xué)微生物與分子遺傳學(xué)系教授、中山大學(xué)熱帶病防治研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，是全球首個(gè)將沃爾巴克氏體菌株注射到蚊子體內(nèi)的科學(xué)家。他對(duì)《中國(guó)新聞周刊》說(shuō)，奧尼爾團(tuán)隊(duì)滅蚊的優(yōu)點(diǎn)在于將改良的蚊子養(yǎng)好后，直接釋放，成本低，且釋放后，沃爾巴克氏體細(xì)菌能在種群中一直存在、擴(kuò)散下去，因此，這一技術(shù)適用于受蚊媒傳染病影響較嚴(yán)重，但經(jīng)濟(jì)條件不算好的國(guó)家和地區(qū)。

運(yùn)用沃爾巴克氏體菌株滅蚊的另一種思路是“種群壓制”。2019年7月，奚志勇團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)文，首次運(yùn)用給蚊子感染沃爾巴克氏體細(xì)菌和射線照射使雌蚊絕育相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)田間蚊媒種群的有效控制。田間試驗(yàn)在廣州兩個(gè)相對(duì)偏遠(yuǎn)的島嶼——沙仔島和大刀沙島進(jìn)行，經(jīng)過(guò)兩到三年改良蚊子的持續(xù)釋放，當(dāng)?shù)匾吧米臃N群幾乎全被清除，每年野生蚊種的數(shù)量都減少了83%～94%。

與奧尼爾團(tuán)隊(duì)控制蚊媒傳染病的核心差別就在于，奚志勇想通過(guò)減少野生蚊子數(shù)量，阻斷病毒傳播。具體來(lái)說(shuō)，在感染了沃爾巴克氏體菌株的蚊子被釋放前，先用機(jī)械設(shè)備對(duì)雌、雄蚊分離，對(duì)分離后依然混在雄蚊中的少數(shù)雌蚊，用低量射線照射使其絕育，這樣做是為了只讓改造后的雄蚊出征“情場(chǎng)”。雄蚊不叮人，但“多情”，雌蚊傳播疾病、叮咬人，一生只能交配一次。

當(dāng)含有沃爾巴克氏體菌株的雄蚊和普通野生雌蚊相遇，四處“留情”后，就會(huì)導(dǎo)致雌蚊不育，這稱作“胞質(zhì)不相容”，從而令野生蚊種“斷子絕孫”。田間試驗(yàn)成功后，最近一兩年，奚志勇團(tuán)隊(duì)又開(kāi)始在廣州市城區(qū)一些登革熱高發(fā)點(diǎn)部署“滅蚊大軍”。廣州市疾控中心副主任張周斌介紹說(shuō)，廣州市白云區(qū)一小區(qū)及周邊運(yùn)用這一手段滅蚊后，2018年和2019年，成蚊密度下降程度分別為59.29%和70.66%，蚊卵數(shù)下降程度分別為56.29%和69.5%。

佛羅里達(dá)州的轉(zhuǎn)基因滅蚊計(jì)劃是在今年5月得到了美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的批復(fù)，8月下旬，又獲得了當(dāng)?shù)匚孟x(chóng)管控區(qū)的最終許可。事實(shí)上，高舉轉(zhuǎn)基因滅蚊大旗的一直是英國(guó)一家名為Oxitec的生物科技公司。2009年起，該公司就相繼在開(kāi)曼群島、巴拿馬、巴西等地開(kāi)展滅蚊試驗(yàn)。最初，Oxitec推出的是代號(hào)為OX513A的第一代轉(zhuǎn)基因蚊，其滅蚊原理是，轉(zhuǎn)基因蚊體內(nèi)有一種致死基因，在含有抗生素——四環(huán)素的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中不表達(dá)，當(dāng)雄蚊被放到野外后，與野生雌蚊交配，其后代就會(huì)因遺傳了致死基因而在成年之前死去。

這次用于佛羅里達(dá)滅蚊的是第二代轉(zhuǎn)基因蚊，較第一代升級(jí)之處在于，轉(zhuǎn)基因蚊子和雌蚊交配后，后代中只有雌蚊死去，雄蚊依然可以存活。后代雄蚊中仍含有致死基因，可以繼續(xù)使野生雌蚊數(shù)量減少，達(dá)到削減蚊子數(shù)量的目的，讓滅蚊更持續(xù)、有效。除了佛羅里達(dá)州，Oxitec稱，還在美國(guó)得克薩斯州布局了滅蚊計(jì)劃，并稱已得到聯(lián)邦政府的同意。但得克薩斯州當(dāng)?shù)毓賳T表示，當(dāng)?shù)卣形礈?zhǔn)許。

生物安全隱憂和待解難題

盡管Oxitec的滅蚊計(jì)劃已得到佛羅里達(dá)州官方的肯定，但這一決議還是引發(fā)了當(dāng)?shù)鼐用瘛h(huán)保組織的反對(duì)。在一個(gè)名為Change.org的請(qǐng)?jiān)妇W(wǎng)站上，有接近24萬(wàn)人希望終止轉(zhuǎn)基因蚊在佛羅里達(dá)州和得克薩斯州的釋放。請(qǐng)?jiān)嘎暶鞣Q：Oxitec是想將這兩個(gè)州變?yōu)榛蛲蛔兿x(chóng)類的試驗(yàn)場(chǎng)，這些蟲(chóng)類會(huì)給當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)系統(tǒng)以及民眾生命健康和安全帶來(lái)巨大威脅。一個(gè)名為“食品安全中心”的環(huán)保組織將轉(zhuǎn)基因蚊的放飛稱為“侏羅紀(jì)公園式的實(shí)驗(yàn)”。早在2009年，當(dāng)?shù)匾淮蔚歉餆岜┌l(fā)后，Oxitec就曾有向佛羅里達(dá)州派駐“蚊子大軍”的打算，直到2016年，引進(jìn)蚊子的計(jì)劃遭到了當(dāng)?shù)鼐用竦膹?qiáng)烈反對(duì)，只得作罷。

Oxitec聲稱，其釋放的轉(zhuǎn)基因蚊只會(huì)對(duì)目標(biāo)群體進(jìn)行種群壓制，不會(huì)影響其基因構(gòu)成。2019年9月，美國(guó)耶魯大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)系教授杰弗里·鮑威爾等在自然出版集團(tuán)旗下的《科學(xué)報(bào)告》期刊上發(fā)文質(zhì)疑，通過(guò)對(duì)Oxitec在巴西釋放第一代轉(zhuǎn)基因蚊后本地種群的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因蚊子的部分基因已整合到本地蚊子的種群中。按雜交優(yōu)勢(shì)來(lái)講，這意味著被改變的野生蚊子有著更強(qiáng)生命力，更難以被消滅。而且，基因滲入過(guò)程中，還有可能有抗藥性的基因被引入。

鮑威爾等人還發(fā)現(xiàn)，在巴西雅科比納市釋放蚊子后18個(gè)月，野生蚊子數(shù)量幾乎反彈到釋放前的水平，這或許意味著，轉(zhuǎn)基因蚊子在交配中不占優(yōu)勢(shì)。盡管在鮑威爾等人的文章發(fā)表后，《科學(xué)報(bào)告》編輯部又發(fā)布通告稱，被指表述不清晰或缺乏證據(jù)，但這一文章還是在業(yè)內(nèi)引發(fā)了極大反響。

2018年3月，細(xì)胞出版社旗下的《寄生蟲(chóng)學(xué)趨勢(shì)》還刊登了一篇題為《轉(zhuǎn)基因蚊子：事實(shí)還是虛幻？》的文章，文中稱，轉(zhuǎn)基因滅蚊雖然可能在未來(lái)是有前景的方式，但目前還缺乏強(qiáng)有力的證據(jù)來(lái)證明其有效性和安全性。當(dāng)運(yùn)用這一手段壓制傳播疾病的埃及伊蚊時(shí)，也會(huì)對(duì)非目標(biāo)群體的白紋伊蚊產(chǎn)生動(dòng)態(tài)影響。此外，Oxitec還被業(yè)內(nèi)人士和非政府組織等指出在開(kāi)曼群島、巴西等地的試驗(yàn)中設(shè)計(jì)、操作不規(guī)范，較少披露試驗(yàn)數(shù)據(jù)，夸大試驗(yàn)結(jié)果，成本過(guò)高，商業(yè)味過(guò)濃等。

在生物安全和有效性方面，莫納什大學(xué)奧尼爾團(tuán)隊(duì)的“種群置換”策略也引發(fā)著類似的擔(dān)憂。奚志勇說(shuō)，目前隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的有效性為77%，這意味著還有將近四分之一的登革熱發(fā)病幾率存在。而且，即便有效性為77%，這樣的效果又能持續(xù)多久，隨著沃爾巴克氏體菌株與蚊子的共生適應(yīng)，阻隔登革熱的效果是否會(huì)減弱也不好說(shuō)。在熱帶高溫條件下，沃爾巴克氏體菌株在蚊子體內(nèi)并不穩(wěn)定，還有著消失的可能性。同時(shí)一些研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沃爾巴克氏體菌擴(kuò)散開(kāi)后，只能消滅一些低毒性的登革熱毒株，這樣就會(huì)導(dǎo)致一些高毒性的毒株殘留、被篩選出，進(jìn)而有可能造成登革熱病毒的進(jìn)化。另一個(gè)問(wèn)題還在于，盡管感染了沃爾巴克氏體菌株的雌蚊子不傳病，但依舊會(huì)吸血、叮人，因此在試驗(yàn)開(kāi)展前，要花很大力氣給當(dāng)?shù)鼐用褡錾鐓^(qū)教育，這也是這一技術(shù)在新加坡、中國(guó)等國(guó)難以推廣開(kāi)的原因。

奚志勇團(tuán)隊(duì)所采用的方法受到較為常見(jiàn)的批評(píng)是，因?yàn)槲譅柊涂耸象w菌株不能像奧尼爾團(tuán)隊(duì)那樣一次釋放蚊子后就擴(kuò)散開(kāi)去，也不能像Oxitec轉(zhuǎn)基因蚊子的致死基因能代代相傳，因此，想要把蚊子斬草除根，就需要大量感染沃爾巴克氏體細(xì)菌蚊子的持續(xù)釋放。而為了讓改良雄蚊和本地雄蚊得以競(jìng)爭(zhēng)，有交配優(yōu)勢(shì)，奚志勇團(tuán)隊(duì)之前所采用的是“蚊海戰(zhàn)術(shù)”，即釋放改良雄蚊和本地雄蚊的比例為5：1，但這樣做，意味著有些蚊子會(huì)“怠工”，實(shí)際上沒(méi)有去交配。現(xiàn)在，他考慮的是盡可能減少蚊子釋放的數(shù)量，提高有效性。在蚊子釋放前，如何將蚊子安全運(yùn)輸?shù)侥康牡兀ＷC不缺胳膊少腿，同時(shí)保持強(qiáng)盛的戰(zhàn)斗力，也是要不斷優(yōu)化的問(wèn)題。相較偏僻的野外，在環(huán)境、人員流動(dòng)更加復(fù)雜的大城市，要將蚊子消滅，是奚志勇等面臨的更大難題。

奚志勇認(rèn)為，“以蚊治蚊”只是滅蚊方式中的一種，還是要結(jié)合殺蟲(chóng)劑等武器才能取得更好的效果。他希望，能嘗試著不將蚊子完全誅滅，而是能將其壓制到一個(gè)較低的數(shù)量，在蚊子存活和不影響人類安全健康間達(dá)到一種平衡。