探祕最大蚊子工廠
什麼,蚊子也有製造工廠?是的,你沒有看錯。下面跟小編一起去吧。
最大的蚊子工廠簡介
廣州市蘿崗區高新技術產業開發區科學城加速器園區的一棟大樓內,藏著目前世界上最大的蚊子工廠。每週,這裡生產出50萬甚至上百萬只“絕育”蚊子,被送往廣州南沙沙仔島釋放。
今年3月12日起,中山大學-密歇根州立大學熱帶病蟲媒控制聯合研究中心奚志勇教授團隊,在沙仔島陸續釋放“絕育”蚊子,即攜帶新型沃爾巴克氏體的白紋伊蚊雄蚊。這是沃爾巴克氏體技術控制蚊媒及阻斷登革熱專案在國內的第一次田間試驗,目前區域性地區的種群壓制效果已經超過90%。
蚊子工廠的產生
2009年前後,奚志勇課題組與另一個課題組同時發現,天然的沃爾巴克氏體本身就能形成抗登革病毒的作用。“科學研究常常是結果沒有期盼的好。這是唯一一次,真實的情況比想要的好,當初大家的感覺都是toogood tobe true。”
在廣州沙仔島釋放的這些“絕育蚊子”,到底能如何抵抗登革熱?
沃爾巴克氏體,是一種在自然界節肢動物體內廣泛存在的、接近立克次體,並能經卵傳遞的革蘭氏陰性胞內共生菌。它天然存在於全球約65%的昆蟲種群和28%的蚊蟲種類中,攜帶不同型別沃爾巴克氏體的雌雄昆蟲交配後產生的卵不發育。
早在1967年,沃爾巴克氏體誘導蚊子種群產生細胞質不相容性C I,可以降低蚊子種群數量的這一現象,已被科學家發現,研究結果釋出在《自然》雜誌。但由於當時技術侷限,無法人工建立能引起C I的蚊系,限制了沃爾巴克氏體的應用。
2001年,在美國肯塔基大學讀博士的奚志勇,在導師StephenL.D obson的帶領下,開始沃爾巴克氏體共生菌的研究,至今已有15年。
“科學的發展是很有意思的。”最早,他們的想法是,如果讓這個共生菌攜帶上抗病基因,是不是就可以把傳病蚊媒改造成不能傳病?但2009年前後,奚志勇課題組與另一個課題組同時發現,天然的沃爾巴克氏體本身就能形成抗登革病毒的作用。
包括奚志勇在內的科學家完全沒有預料到。回顧當時的情形,奚志勇還掩飾不住喜悅和興奮。“科學研究常常是結果沒有期盼的好。這是唯一一次,真實的情況比想要的好,當初大家的感覺都是too good to be true。”
針對沃爾巴克氏體的應用研究,隨之加速。比爾·蓋茨是這個技術的最早推行者和強有力支持者。“他投入超過1500萬美元,希望把該技術開發成抗登革熱、瘧疾和其他蚊媒病的工具。”奚志勇團隊在廣東的研究最早作為“根除登革熱”專案的一部分,獲得比爾及梅琳達·蓋茨基金會聯合美國國立衛生研究院基金會的資助。2012年起廣東省科技廳全面接手資助該專案,總共投入科研經費3000萬。研究也同時獲得廣州開發區科技領軍人才專案的資助。
看到該專案在全球範圍的應用前景,2014年開始,聯合國國際原子能機構與團隊建立合作,併為專案提供進一步資助。該機構害蟲控制室專家KostasBourtzis、JeremieGills還聯合奚志勇團隊攻關技術難點。
中山大學和密歇根州立大學的研究人員,在全球範圍首次使傳播瘧疾的主要媒介斯氏按蚊與沃爾巴克氏體形成穩定的共生關係,並顯著降低其傳播人類瘧疾病原體的能力。這項研究發表在2013年5月9日的《科學》雜誌上。
2011年11月起,奚志勇團隊從果蠅、伊蚊和庫蚊體內提取沃爾巴克氏體,成功將其匯入登革熱媒介白紋伊蚊體內,建立穩定的攜帶新型沃爾巴克氏體的蚊株。
攜帶了新型沃爾巴克氏體的雄蚊與自然界的雌蚊交配後,所產的卵不能發育。因此,通過大量釋放攜帶沃爾巴克氏體U的雄蚊,可以使蚊蟲種群數量降低至不足以引起登革熱流行。而蚊子感染沃爾巴克氏體後,登革病毒就無法在其體內繁殖和傳播。沃爾巴克氏體如同“疫苗”一樣阻隔病毒,使這些蚊子無法把登革病毒傳染給人類。這就是沃爾巴克氏體抗登革熱的基本原理。
蚊子工廠的監測與推廣
沃爾巴克氏體技術應用的另一個方法是釋放雌蚊進行種群替換。釋放雌蚊對野外蚊子的衝擊更加直接高效,但雌蚊叮人,釋放需要控制好數量,使其足夠引起種群替換但不會顯著增加對人的騷擾。
3平方公里的沙仔島上,放置了很多誘卵器、成蚊“誘捕器”,它們是奚志勇團隊用來監測釋放控制效果的“武器”。蚊子吸過血後,會尋找溼潤的地方產卵,通過誘卵器採集蟲卵,可以估算出當地的蚊子數量。
目前控制效果如何?奚志勇表示,當前資料顯示,不釋放“絕育蚊子”的地方,野外蚊子孵化率達90%;而在控制的釋放區,有的孵化率為0。“持續保持壓制一段時間後,我們希望這塊地方野生蚊子將會被全部清除掉。”奚志勇團隊在等待壓制效果擴散到整個島。
而成蚊誘捕器則被放在有雜物或植物叢生處,內建一個黑色小風扇,裡面放了模擬人體汗味的誘蚊片。蚊蟲喜歡黑色,循著氣味而來,“狡猾”的人類用風扇將蚊子吸入袋中。每隔24小時,韋迎陽和同事會來加袋、收袋。“每個點不一樣,多的地方能捕到100多隻,少的十幾只”。
這些被俘獲的蚊子,被送往實驗室檢測診斷。該部分工作由楊翠帶領質量控制組完成,“類似醫院的檢驗科”。實驗室裡有專門針對沃爾巴克氏體的分子診斷環節,“有沃爾巴克氏體的話,就有一條條閃亮的帶子,沒有的話就是空白。”由此,奚志勇團隊可以清楚地檢查出這些蚊子有沒有攜帶沃爾巴克氏體,以及攜帶沃爾巴克氏體的蚊子有多少,“這樣就能知道外面的比例控制得怎樣”。
釋放的絕育雄蚊和野外雌蚊交配後,將不會產卵,沒有下一代,維持一定時間優勢比例後,野外蚊子種群就會下降,達到種群壓制效果,“不停地維持壓制效果,以至最後根除整個傳病種群。”
奚志勇介紹,“我們專案第一期是控制蚊媒數量,叮人傳病的雌蚊減少,釋放的雄蚊不叮人,所以老百姓也支援。”但要持續保證效果,還得建立屏障,防止外部的野外蚊子飛進來,也要持續釋放雄蚊。目前沙仔島區域性地區的壓制效果已經超過90%。
除了釋放絕育雄蚊,減少野外蚊子種群外,沃爾巴克氏體技術應用的另一個方法是釋放雌蚊進行種群替換。
“種群替換相對比較簡單,就像種雜交水稻一樣,我們是種蚊子,但需要進一步的社群宣傳和教育”,負責社群教育的鄭小英直言。釋放雌蚊對野外蚊子的衝擊更加直接高效,但雌蚊叮人,釋放需要控制好數量,使其足夠引起種群替換但不會顯著增加對人的騷擾。奚志勇表示:“種群壓制效果達90%以上,如果獲得足夠的社群支援,就開始啟動種群替換。”
奚志勇團隊已同登革熱高發的墨西哥和巴基斯坦合作,進行種群壓制和種群替換。同時,與印度的瘧疾控制試驗也在籌劃。這些合作意味著,團隊準備將中國專案的成功模式複製到其他國家,“也表明該技術在國際範圍內有巨大的社會需求”。
負責報批工作的錢偉介紹,按照國家有關規定,沃爾巴克氏體技術應用成熟的鑑定,需要兩個現場實驗點成功後方可通過。兩年前,錢偉為團隊在農業部獲得沃巴克次體作為微生物農藥的第一個田間試驗許可。
不久,海南將成為第二個田間實驗場。“海南現場點監測有1年多了”,該現場將由奚志勇團隊聯合中國疾病預防控制中心的劉起勇教授和海口市疾病預防控制中心開展試驗。
今年年底,奚志勇團隊將總結南沙沙仔島的田間實驗進展。“需要各種非常完整、仔細的科學資料,我們的目標是將研究成果發表到頂尖的國際科技期刊,產生全世界的影響力,使沃爾巴克氏體技術可在全球用於登革熱控制。”
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