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基因灭蚊:人类能赢人蚊大战吗?

巴西一对患小头畸形症的双胞胎,她们的妈妈在怀孕期间感染寨卡病毒。 @视觉中国
今年2月,科学家在美国佛罗里达州迈阿密野外释放携带沃尔巴克氏体细菌的蚊子。 @视觉中国

  科技前沿

  地球上最危险的动物是什么,鲨鱼?狮子?老虎?蛇?大家脑海里可能会尽力搜索着这些凶猛的动物。实际上,如果以该动物每年致死多少人为标准,答案或许是你意想不到的:地球上最致命的动物不是上述任何一种,而是蚊子——鲨鱼每年约致10人死亡,狮子每年约致死100人,蛇每年约致死1万人,而蚊子每年在全世界造成约83万人死亡,其中蚊子传播疟疾造成的死亡每年超过44万人。

  近日,比尔及梅琳达·盖茨基金会(简称盖茨基金会)宣布将斥资410万美元,用于研发携带自限基因的“杀手蚊”,以遏制疟疾传播。这是科学家基因灭蚊的又一尝试,此前,对蚊子的各种基因改造项目已在一些地区开展,效果尚待观察。未来,人类会赢得这场“人蚊大战”吗?

  广州日报全媒体记者温俊华编译

  据美国媒体报道,盖茨基金会近日宣布和英国Oxitec公司达成合作协议,将投入410万美元科研经费,以供Oxitec公司开发一种全新的基因改造蚊子。

  该计划是“用自我限制基因”改造雄性蚊子,被改造的雄性蚊子被释放到野外与普通蚊子交配时,会把自限基因传给后代,这种基因会令蚊子在成年之前死去。盖茨基金会和Oxitec公司希望通过这种“杀手蚊”减少蚊子数量,从源头上减少疟疾的传播。

  “杀手蚊”自绝后代

  Oxitec公司是2002年从牛津大学分离出来的一家基因工程公司,此前,盖茨基金会曾向Oxitec注资至少500万美元,以开发出基因改造蚊子,但双方在2010年后停止合作。自2000年成立以来,盖茨基金会致力于消除疟疾,已为相关项目投入近20亿美元资金。

  从理论上说,“杀手蚊”计划是安全的,因为该项目只释放雄蚊,雄蚊并不咬人,咬人的是成年雌蚊,而其后代也会在自限基因的作用下在成年之前死亡,这意味着,基因改造蚊子与人类不会有直接接触,对人类没有危险。

  Oxitec公司称,在完成一次交配后,“杀手蚊”可以继续寻找更多的雌性蚊子交配,遗传自限基因可达十代。该公司表示,这种新型基因改造蚊子可能会在2020年底前被释放到野外试验。

  当然,计划是完美的,但执行的过程可能会出错。此前在巴拿马进行的一次携带黄热病的蚊子试验中,Oxitec公司错误地释放了雌性蚊子,但该公司称这些雌性蚊子不携带病毒,而且在释放几天后就死亡。

  基因改造蚊子计划也并非没有阻力。据报道,Oxitec公司希望今年夏天在佛罗里达群岛尝试释放一些实验室制造的其他蚊子,在2016年,类似的计划被当地居民投票反对。当地媒体称,今年,Oxitec公司已经在市政厅举办了几次宣传活动,并与当地官员进行沟通,希望居民支持他们投放基因改造蚊子。

  方法

  基因灭绝VS基因改造

  通俗来说,Oxitec公司的方法是在雄性蚊子中植入自限基因,通过基因改造灭绝埃及伊蚊的后代。Oxitec公司很早就展开对这种“杀手蚊”的研究,并陆续在世界各地进行小规模野外试验。

  根据Oxitec公司的数据,2010年,该公司与马来西亚政府合作,试验结果显示释放的转基因雄蚊与当地野生雄蚊具有同等的竞争和交配能力,能够显著降低当地野生埃及伊蚊的种群密度;2011年至今在巴西不同城市的野外释放测试也表明,转基因蚊子能够有效抑制野生种群数量,数据显示巴伊亚州茹阿泽鲁的一个郊区释放转基因蚊子在一个季度内使野生埃及伊蚊数量最高减少90%;2014年,印度、巴拿马等国家也开始启动基因改造蚊子试验。

  另一基因改造蚊子项目——“消除登革热”项目,则采用不同的思路,它的目的不是消灭野生蚊子群种,而是改造它们。“消除登革热”项目的共同发起人、澳大利亚莫纳什大学医学昆虫学家奥尼尔发现,被沃尔巴克氏体细菌(一种约60%的昆虫物种中会自然产生的寄生虫)感染且吸食含有登革热或基孔肯雅热病毒的血液的蚊子,在登革热病毒测试中呈阳性,传播该病毒的可能性更小。因此,研究人员“诱骗”该细菌在埃及伊蚊体内“定居”,帮助蚊子对抗登革热病毒感染,降低传播疾病的风险。

  由于沃尔巴克氏体细菌仅通过虫卵传递给后代,因此“消除登革热”项目需要释放能咬人的、携带沃尔巴克氏体细菌的雌性蚊子,旨在对蚊子种群产生永久性的改变。该项目已在澳大利亚、越南、印度尼西亚、哥伦比亚和巴西等国的40多个地区释放了这种蚊子,其中大部分资助同样来自盖茨基金会。研究表明,寄生虫能在10~20周内扩散到“定位点”,并在蚊子种群中保留至少5年。

  蚊子:最致命动物

  蚊子种类超过2500种,除南极外,蚊子在世界各地繁殖,在繁殖高峰季节,除了白蚁和蚂蚁之外,蚊子在地球上的数量超过其他任何动物。蚊子携带各种致命疾病,威胁着世界一半人口,每年造成数十亿美元的经济损失。以下由蚊子传播的疾病每年在世界各地肆虐:

  疟疾 一种由疟原虫引起的疾病,通过蚊子叮咬传播,其症状包括发热、头痛、呕吐等,不及时治疗可危及生命,每年超过44万例由蚊子引起的死亡是疟疾造成的。

  黄热病 一种由黄热病毒引起的急性传染病,由埃及伊蚊叮咬传播。临床表现包括高热、头痛、黄疸、出血等,严重时可致死亡。去年7月至今年3月,巴西暴发黄热病疫情,338人死于黄热病。

  寨卡病毒 由埃及伊蚊和库蚊叮咬传播,人感染寨卡病毒后可能出现发热、皮疹、关节痛等类似登革热的症状。绝大多数寨卡病毒感染者症状温和,但孕妇感染寨卡病毒可能伤害胎儿大脑,导致新生儿小头症等缺陷。2015年以来,寨卡病毒在巴西等美洲国家持续传播,巴西因寨卡疫情宣布进入全国公共卫生紧急状态,至去年5月才结束。

  登革热 登革病毒是经埃及伊蚊传播引起的急性传染病,患者染病后会出现发热、皮疹、肌肉和关节酸痛等症状,严重时可致死亡。2016和2017年两年,印度都有超过10万人感染登革热。

  争议

  破坏生态VS影响轻微

  虽然相关公司力证基因改造蚊子安全,在野外大规模释放基因改造蚊子的计划还是引发了很大争议。环保组织反对使用基因改造蚊子,称这个试验会破坏一个重要野生动物种群和生态平衡。另一方面,因为转基因动物的全面影响还没有完全显现出来,当中还有很多人类并未了解的因素,因此这个过程存在许多潜在危险。

  其次,环保组织指出,“埃及伊蚊数量下降最直接的环境风险是,其空余生态位将被其他更有害的害虫所占据”。例如,2009年在加蓬共和国进行的一项研究发现,埃及伊蚊减少后,亚洲虎蚊数量增加,后者也是众多致命疾病的携带者,比埃及伊蚊更容易传播登革热和基孔肯雅病毒。

  基因改造蚊子涉及的另一个伦理争议是,作为遏制疾病传播的一种尝试,基因改造蚊子是否应归类为医学试验,如果是,那这些项目的医学试验主体涉及人类,必须遵循严格的法律和指南。

  最后,反对者指出,基因改造蚊子项目仅在一个社区就需要“每月或每隔几周释放一次蚊子,每次释放量高达上百万只”,这意味着,这是一个需要“持续不断地付费”的永久性项目,成本很高,而研发公司则可获得“巨额利润”。

  对此,科学家反驳说,释放基因改造蚊子的目的不是要灭绝它们,“如果我们成功了,人们甚至不会注意到(蚊子数量的减少),野外仍然会有很多蚊子。”正在进行基因改造蚊子研究的伦敦帝国理工学院分子生物学家托尼说,相比人们的担忧,他认为蚊子造成疟疾等致命疾病传播所产生的危害更大。

 
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