首次大规模灭蚊实验大获成功：利用神奇细菌将伊蚊数量削减80%

科普中国头条推送 2018-07-26

　　最近，一项由澳洲联邦科学产业研究所（CSIRO）主导的研究利用生物工程技术实现了对埃及伊蚊种群的高效扑杀。参与研究的科学家们在澳大利亚的昆士兰州北部的一处实验地区，释放了大量经过不育处理的雄蚊，从而将该地埃及伊蚊的种群数量削减了80%。由于雄蚊并不叮咬动物及人类，释放雄蚊几乎不会造成任何生态问题。

　　在数千万只蚊子中准确高效地筛选出其中的雄性个体已经非常困难，更绝的是对它们进行不育处理的过程中，该团队竟然利用了一种神奇的细菌。让雄蚊“断子绝孙” 的细菌到底是何方神圣？这项研究到底是如何实施的？背后的奥秘一定会令你拍案叫绝。

　　蚊媒传染病——人类的公共卫生浩劫

　　蚊子无疑是夏季最令人恼火的生物，除了夜间影响睡眠且造成叮咬处痛痒难耐之外，蚊子更是多种严重疾病的主要传染源。据统计，伊蚊、疟蚊、库蚊这三种臭名昭著的蚊子与全世界17%的传染病病例相关，由此可见，人类与蚊子确实有不共戴天的血海深仇。

正在吸食人血的埃及伊蚊，来源：Freepik.com

　　更加糟糕的是，由于城市化和全球变暖进程促使局地和全球平均温度缓慢攀升，蚊子的活跃地区亦逐年扩大。今后，登革热、寨卡病毒等长久以来局限于热带、亚热带地区的蚊媒传染病将可能向人口稠密的温带都市蔓延，它们的主要宿主——埃及伊蚊也被称为是地球上最危险的蚊子。

寨卡病毒感染孕妇后引起的胎儿小头畸形，来源：CDC, public domain

　　世界首次！大规模绝育雄蚊释放实验

　　来自昆士兰州詹姆士库克大学的研究团队担负了繁育大量埃及伊蚊和从中大批量筛选雄蚊的实验任务。所需的培养工艺和筛选技术大部分来自谷歌旗下的生物工程公司Verily Life Sciences，该公司利用物联网技术实时、动态的掌握蚊虫繁育所需的各种温湿度条件，再经由客制化的反馈算法决定最佳繁殖条件。高度数字化的蚊子“工厂”可以在一周内繁育出数百万只蚊子，并且在实地释放时也有类似的传感器阵列感知某处蚊虫数量，从而合理高效地决定各处的释放份额。

　　詹姆士库克大学繁殖出大量埃及伊蚊后，又利用Verily Life Sciences提供的技术准确、高效地筛选出多达2000万只雄蚊。之后，一种名为沃尔巴克氏体（Wolbachia）的细菌被用来感染雄性伊蚊并使之丧失生育能力。

　　2017年11月到2018年6月间，该团队在昆士兰州北部的因尼斯费尔（Innisfail）分批释放绝育雄蚊，并检测野外伊蚊种群的数量变化。根据他们的结果，Innisfail当地伊蚊种群的规模缩减了80%，实验大获成功。

加州的蚊子“工厂”

　　沃尔巴克氏体——神秘而残忍的寄生细菌

　　沃尔巴克氏体（Wolbachia）是一种寄生在细胞内的细菌，雄性伊蚊一旦感染这种细菌便会丧失生育能力。此种细菌的宿主主要是节肢动物（包括昆虫纲，蛛形纲，多足纲以及甲壳纲）和一些线虫，不会感染包括人类在内的脊椎动物。

　　不过，虽然沃尔巴克氏细菌本菌跟人类是没什么直接接触，但是作为它们宿主的一些害虫，比如蚊子锥蝽之流，跟人类的关系可就大了。俗话说敌人的敌人是朋友，为了人类自身的利益我们当然不能放过任何打击敌人的机会，哪怕盟友只是一只小小的细菌。

沃尔巴克氏细菌，作者：Scott O'Neill

　　比起其它抓着细胞的外膜硬挤进去感染宿主的细菌，沃尔巴克氏细菌的传播手段可以说是非常不堪一击——它绝大多数时候只能通过虫的繁殖过程进行母子之间的垂直传播，而不能在个体之间进行横向传播。但是在虫子繁殖的时候，与未被感染的健康个体比起来，被沃尔巴克氏细菌感染的个体占有绝对优势。所以一旦沃尔巴克氏细菌在某一地区感染新的物种，它就会迅速波及整个种群。为了达到广泛传播的目的，沃尔巴克氏细菌的繁殖策略可以概括成8个字：“优势感染，重女轻男”。

　　由于沃尔巴克氏细菌生活在动物细胞质中，在动物产生生殖细胞的时候，拥有丰富细胞质的卵子就成为沃尔巴克氏细菌的天堂，而几乎没有细胞质的精子会在形成过程中把沃尔巴克氏细菌排除在外。如果任由被感染的雄性产生健康的精子，无异于放虎归山。狡诈的沃尔巴克氏细菌为防止领地得而复失，会放出毒素污染被感染雄性的精子。健康雌性的卵子会和这些“毒精子”产生细胞质不相容效应，无法正常受精发育；但同样被感染的雌性产生的卵子却自带解毒剂，能够发育成携带沃尔巴克氏细菌的后代。如此一来，健康雌性只能和健康雄性繁殖产下健康后代，被感染雌性却可以和所有雄性繁殖产下被感染的后代。这就造成种群内被沃尔巴克氏细菌感染的个体比例迅速扩增。细胞质不相容是沃尔巴克氏细菌最常见的一种繁殖策略。