今年5月，美國環(huán)境署批準(zhǔn)了英國牛津昆蟲技術(shù)公司轉(zhuǎn)基因蚊子的生產(chǎn)。8月份，美國佛羅里達(dá)州政府批準(zhǔn)了該公司生產(chǎn)的7.5億經(jīng)過基因改造的埃及伊蚊可以放生野外。8月18日，這一計(jì)劃得到了佛羅里達(dá)群島蚊蟲管控區(qū)的最終批準(zhǔn)，從明年起開展一項(xiàng)為期兩年的利用轉(zhuǎn)基因蚊讓蚊子斷子絕孫的滅蚊行動。

利用轉(zhuǎn)基因蚊子達(dá)到消滅蚊子的目的，這種思路由來已久。那么目前都有哪些具體的技術(shù)途徑？又引發(fā)了怎樣的爭議？我們邀請著名科普作者張?zhí)锟本陀嘘P(guān)問題向讀者解讀。

問：這一次野外釋放的英國牛津昆蟲技術(shù)公司轉(zhuǎn)基因蚊子是用什么原理消滅蚊子的？

答：生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因蚊子有多種技術(shù)手段，其中一種是研發(fā)時(shí)間較長、應(yīng)用得比較廣泛的技術(shù)，稱為昆蟲顯性致死釋放技術(shù)。牛津昆蟲技術(shù)公司在2007年就成功研發(fā)出轉(zhuǎn)基因蚊，在后來的幾年中陸續(xù)進(jìn)行了野外投放試驗(yàn)，收到了良好的較果，但也引發(fā)了爭議。

顯性致死基因攜帶昆蟲釋放技術(shù)的核心就是要構(gòu)建一個復(fù)合轉(zhuǎn)座子，復(fù)合轉(zhuǎn)座子是一個顯性致死基因。在實(shí)驗(yàn)室中，研究人員把復(fù)合轉(zhuǎn)座子插入蚊子基因組，產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因蚊子。由于在實(shí)驗(yàn)室給蚊子飼喂四環(huán)素，轉(zhuǎn)基因蚊的雄蚊和雌蚊都能正常存活。然后，通過技術(shù)選擇去除雌蚊，再把雄蚊單獨(dú)大量釋放到野外，轉(zhuǎn)基因雄蚊就可以與野生雌蚊交配。

轉(zhuǎn)基因雄蚊與野生雌蚊交配產(chǎn)下的也是擁有復(fù)合轉(zhuǎn)座子這種轉(zhuǎn)基因的蚊子，而在野外沒有四環(huán)素，后代無論是雄蚊還是雌蚊體內(nèi)的復(fù)合轉(zhuǎn)座子活性都會開啟，蚊子就無法存活，達(dá)到初步消滅蚊子的目標(biāo)。

由于轉(zhuǎn)基因雄蚊與野生雌蚊產(chǎn)生的后代的雄性和雌性都會因?yàn)橹滤佬曰蚨劳觯虼耍枰磸?fù)向野外投放在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因雄蚊，以達(dá)到與野生雌蚊交配而讓蚊子減少，甚至滅絕的目的，也就可能阻絕蚊子叮咬人并傳播疾病。

牛津昆蟲技術(shù)公司的第一代轉(zhuǎn)基因蚊稱為OX513A，是一種轉(zhuǎn)基因埃及伊蚊，應(yīng)用的是一種可以讓后代蚊子不分雌雄都因?yàn)檗D(zhuǎn)入的致死性基因而死亡的技術(shù)。這種轉(zhuǎn)基因蚊在2007年研發(fā)出來。2010年，OX513A轉(zhuǎn)基因蚊在馬來西亞一些地方釋放，從2011年起在巴西一些地方釋放，2014年，在印度、巴拿馬、開曼群島等國的一些地方進(jìn)行試驗(yàn)。

其中，效果較好的是從2013年起，牛津昆蟲技術(shù)公司每周向巴西東部巴伊亞州的雅科比納市投放大約45萬只轉(zhuǎn)基因雄蚊。在兩年多的時(shí)間里，總計(jì)反復(fù)投放近5000萬只轉(zhuǎn)基因蚊。根據(jù)后來的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，當(dāng)?shù)匾吧＜耙廖玫目倲?shù)下降了90%以上。在開曼群島的試驗(yàn)結(jié)果是，OX513A轉(zhuǎn)基因蚊對野生蚊子種群的抑制率達(dá)95%。而在馬來西亞等地的試驗(yàn)表明，OX513A轉(zhuǎn)基因與當(dāng)?shù)匾吧畚镁哂型鹊母偁幒徒慌淠芰Γ⑶夷軌蝻@著降低當(dāng)?shù)匾吧＜耙廖玫姆N群密度。

但是，這一技術(shù)也引發(fā)爭議，最大的爭議是，人們擔(dān)心讓蚊子滅絕。最好的目標(biāo)是讓轉(zhuǎn)基因技術(shù)滅掉雌蚊，因?yàn)橹挥写莆貌哦Ｒ瞬鞑ザ喾N疾病，而雄蚊采集花蜜或以樹汁為食，不叮咬人。為此，牛津昆蟲技術(shù)公司研發(fā)了第二代轉(zhuǎn)基因蚊，稱為OX5034。與第一代OX513A轉(zhuǎn)基因蚊相比，第二代轉(zhuǎn)基因蚊OX5034有兩個顯著優(yōu)點(diǎn)。它們的雄蚊與野生雌蚊交配后，其后代體內(nèi)的轉(zhuǎn)基因表達(dá)的蛋白只殺死雌蚊，使其不能叮人和傳播病原體。其次，在雄蚊后代中，只有一半攜帶致命基因，它們能將這種基因繼續(xù)傳遞給后代，開啟種群的自我消滅程序。但是，隨著蚊子后代的增加，這種致命基因的比例會在蚊子體內(nèi)逐漸降低，然后慢慢消失。

問：據(jù)說我國科學(xué)家也在探索用類似的方法滅蚊，具體是怎么回事兒？

答：研究人員也在探索其他類似的方式來滅蚊，其中一種是把某一微生物，如某種細(xì)菌轉(zhuǎn)入蚊子體內(nèi)，也可以讓蚊子的后代絕育。這種技術(shù)也可稱為細(xì)胞（胚胎）轉(zhuǎn)染。

現(xiàn)在，已經(jīng)有一些國家的研究人員在從事這項(xiàng)技術(shù)研究，中國中山大學(xué)的奚志勇教授團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域的研究取得了一些成果，他們的團(tuán)隊(duì)于2013年、2015年和2019年分別在《科學(xué)》雜志和《自然》雜志發(fā)表了研究結(jié)果。

沃爾巴克氏體是一種在自然界節(jié)肢動物體內(nèi)廣泛存在的一種廣義上的共生菌。如果雄性蚊子感染沃爾巴克氏體，與沒有感染的雌蚊交配，就會出現(xiàn)生殖不親和，讓胚胎死亡，無法傳宗接代。

奚志勇團(tuán)隊(duì)把一種優(yōu)質(zhì)沃爾巴克氏體菌型注入白紋伊蚊的胚胎中，產(chǎn)生第一只帶菌雌蚊，獲得第一個蚊株——HC蚊株，再由它在實(shí)驗(yàn)室中與雄蚊交配產(chǎn)生后代。經(jīng)過大規(guī)模飼養(yǎng)至后代蚊子的蛹期，進(jìn)行雌雄分離。把攜帶有沃爾巴克氏體的后代雄蚊投放到野外與野生雌蚊交配，可以導(dǎo)致雌蚊的胚胎100%死亡，因此可以讓蚊子絕育。

當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)室篩選的過程中可能有極少部分雌蚊會漏網(wǎng)，經(jīng)過沃爾巴克氏體感染的雌蚊在野外與雄蚊交配，仍可產(chǎn)下后代。為了徹底阻斷蚊子的生育，還可以采用另一種方法，對雌蚊進(jìn)行低劑量射線照射，使雌蚊不育。后者即使釋放到環(huán)境中，與野生雄蚊交配后也無法產(chǎn)生后代。因此，用沃爾巴克氏體轉(zhuǎn)染并結(jié)合輻照，可以逐漸讓某一蚊子種群滅絕。

2015年、2016年，在獲得相關(guān)許可和居民知情同意后，奚志勇團(tuán)隊(duì)分別選擇了廣州沙仔島和大刀沙島作為試驗(yàn)點(diǎn)，小虎島、觀龍島作為對照點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。

持續(xù)釋放HC雄蚊兩三年后，與對照區(qū)相比，這兩個野外試驗(yàn)點(diǎn)的蚊子種群基本消除，幼蟲和雌蚊的平均抑制效果分別達(dá)到94%和89%，兩個試驗(yàn)點(diǎn)蚊子叮咬率平均分別下降了96.6%和88.7%。僅僅是野外釋放沃爾巴克氏體轉(zhuǎn)染的雄蚊，就可以讓特定區(qū)域的蚊子幅度減少，自然也減少了蚊子對人的叮咬和多種傳染病的傳播。

問：有報(bào)道稱，基因剪刀技術(shù)在以蚊滅蚊中也有應(yīng)用，是怎么做到的？

答：現(xiàn)在，生物技術(shù)中最著名和最有發(fā)展前景的基因剪刀是CRISPR-Cas9，可以對特定基因進(jìn)行增添、刪除、破壞或者修飾，從而讓某些基因在某一生物群體如蚊子中擴(kuò)散，讓其滅種。

2015年，研究人員發(fā)現(xiàn)了雄性蚊子有一種名為Nix的基因，是一種雄性決定基因。現(xiàn)在，美國弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員嘗試用CRISPR-Cas9技術(shù)把Nix基因加入到雌性蚊子胚胎的基因組中，如此就會產(chǎn)生更多的雄性蚊子或不育的雄性蚊子，從而減少雌性蚊子的數(shù)量，也會減少蚊子叮咬人和傳播疾病。

這種用基因剪刀來控制蚊子后代的性別可能比對蚊子的“種族滅絕”更“蚊道”一些，不是讓蚊子不育或斷子絕孫，而是讓蚊子后代的雌性大大減少，以減少雌蚊對人類的叮咬和傳播疾病。但是，這種方式是否具有明顯效果，還需要更多的研究來證明。

問：消滅蚊子會不會造成生態(tài)危害？這方面有怎樣的爭議？

答：人類現(xiàn)在要采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)或其他技術(shù)滅絕蚊子，這種做法是否妥當(dāng)？站在人的立場，好像滅絕蚊子有充分理由，最大的理由是，蚊子是人類最大的敵人，它每年害死的人最多。

蚊子傳播的疾病有登革熱、瘧疾、流行性乙型腦炎、黃熱病、基孔肯雅熱、寨卡病毒、絲蟲病、日本腦炎、西尼羅河病毒等數(shù)十種傳染性疾病。所有蚊子傳播的疾病加起來每年可以讓全世界約7億人染病，每年因蚊子傳播疾病而被奪走性命的就達(dá)到72.5萬人。因此，蚊子是當(dāng)今世界人類的第一殺手。從預(yù)防優(yōu)于治療的角度看，從源頭上消滅蚊子可以防治數(shù)十種蚊媒病。因此，消滅蚊子理由充足。

然而，如果滅絕蚊子，是否會切斷地球上生態(tài)鏈上的一個環(huán)節(jié)，對生態(tài)和環(huán)境造成危害？蚊子盡管很小，但在自然生態(tài)中占有重要的位置。如果蚊子滅絕了，那么以蚊子為生的壁虎、蜥蜴、蜘蛛、蝙蝠、蜻蜓、青蛙、魚、燕子和麻雀等生物是否會跟著衰亡和滅絕？

即便壁虎、蜥蜴、蜘蛛、蝙蝠、蜻蜓等生物可能找到其他食物來代替蚊子，不會滅絕，但是，當(dāng)這些生物在吃轉(zhuǎn)基因蚊子的時(shí)候會不會受到傷害，或者由于被動接受有害的轉(zhuǎn)基因，造成這些動物的絕育？現(xiàn)有的研究表明，上述種種轉(zhuǎn)基因技術(shù)，不會橫向影響其他昆蟲種族。即便是青蛙或蝙蝠吃了轉(zhuǎn)基因蚊子，也不會中毒，更不會影響它們的生育。

不過，這一次在佛羅里達(dá)群島投放轉(zhuǎn)基因蚊子，也引來了許多反對聲音，認(rèn)為釋放轉(zhuǎn)基因蚊子將會給佛羅里達(dá)居民、當(dāng)?shù)丨h(huán)境和瀕危物種帶來不必要的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在目前新冠疫情的大背景下。但是，英國牛津昆蟲技術(shù)公司的一名科學(xué)家表示，他們在過去幾年其實(shí)已經(jīng)向野外釋放了10億只轉(zhuǎn)基因蚊子，并沒有對環(huán)境和人類造成任何潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

對于轉(zhuǎn)基因滅蚊，世界衛(wèi)生組織的態(tài)度是，在鼓勵嘗試用轉(zhuǎn)基因蚊來滅蚊的同時(shí)，也要進(jìn)行更多的風(fēng)險(xiǎn)測評。

[責(zé)任編輯：楊凡、崔中連]

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