世界最大蚊子工廠:雄蚊變身「絕育雄兵」
一周向外釋放300萬隻雄蚊,變身蚊群的「特洛伊木馬」
世界最大蚊子工廠:雄蚊變身「絕育雄兵」
隨著氣溫的升高,蚊子這個人類「第一殺手」又開始禍害人類。它們不但是「吸血鬼」,還是傳播登革熱、寨卡等致命病菌的「罪魁禍首」。白紋伊蚊更因其兇猛,有「亞洲虎蚊」之稱,是造成廣州等地登革熱高發的「重要嫌犯」。但廣州市內卻建有目前世界上最大的蚊子工廠,每周向外釋放白紋伊蚊雄蚊300萬隻。
原來這是中山大學-密歇根州立大學熱帶病蟲媒控制聯合研究中心主任奚志勇團隊研發出的「以蚊治蚊」的絕招,正在導演蚊界「無間道」,被釋放的白紋伊蚊雄蚊都成了「特洛伊木馬」。它們被注射了「絕育疫苗」,與野外的白紋伊蚊雌蚊交配後,就能讓雌蚊所產的卵不能發育。這不但能降低白紋伊蚊的種群密度,還能控制登革熱等疾病的傳播。
奚志勇團隊利用「核武器」等前沿技術,所發動的「以蚊治蚊戰」功效顯著。在廣州市南沙區黃閣鎮沙仔島這個「戰區」內,白紋伊蚊成蚊、幼蟲的壓制效果分別達到97%和100%。奚志勇團隊正準備乘勝追擊,擴大戰區。
沃爾巴克氏體細菌成白紋伊蚊「絕育神器」
提起白紋伊蚊,廣州市民李曉丹便恨得咬牙切齒。她小腿上5塊疙瘩因紅腫瘙癢,被她撓出了血,這是白紋伊蚊吸血的後遺症。但對於野外猖獗的白紋伊蚊,很難噴葯殺滅。
「白紋伊蚊很喜歡藏身、產卵於野外樹洞等地,不好找,也很難噴葯。」中山大學研究人員錢偉介紹說,白紋伊蚊的卵能躲過高溫、冰寒,一旦有合適的溫度和濕度,尤其在雨後,它們就會瘋狂發育。
國際原子能機構副總幹事楊大助發現,噴洒農藥這種傳統滅蚊方法環境污染大,危害人體健康,費用高,由於蚊子會產生耐藥性,不可持續。
奚志勇團隊迎難而上,努力攻關。2009年前後,奚志勇課題組發現,天然的沃爾巴克氏體本身就抗登革病毒。而之前已有專家發現,沃爾巴克氏體天然存在於蚊蟲等節肢動物體內,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。
培育攜帶沃爾巴克氏體共生菌的「蚊後」,成為奚志勇團隊接下來主攻的重點。因為新型沃爾巴克氏體與「蚊後」一旦建立穩定的共生,它的子子代代不但都攜帶新型沃爾巴克氏體,還都無法把登革病毒傳染給人類。
2011年前後,奚志勇團隊通過對上千隻蚊子胚胎的注射,從中篩選出第一個「蚊後」。這是難度極大的關鍵一步,因為要選對合適的時間、位置和菌種。成功是建立在奚志勇先前順利地把沃爾巴克氏體轉到登革病毒和瘧疾控制的蚊子中,並確立在穩定共生的基礎上。為此,奚志勇自2011年開始艱難摸索近四年,帶隊注射了上百萬個卵。
在實驗室中,奚志勇進行了演示。他選了一顆剛產出60至90分鐘的蟲卵,「像雞蛋一樣,必須要在外殼還軟時注射,等內部發育成熟後,再注射就無效了。」奚志勇通過顯微鏡,用一根長尖的「注射針管」,精確地對準蟲卵未來發育成生殖器的特殊部位,打入沃爾巴克氏體。在顯微鏡下,放大200倍的蟲卵看上去有手指大小。
「核武器」每小時將60萬隻蚊子雄雌分離
進入成蟲飼養區,濃烈的腥臭味撲鼻而來。「這是蚊子身上散發的味道。」中山大學研究助理王曉華一邊擦汗一邊說,成蟲飼養區保持27度的氣溫,80%的濕度,「白天」和「黑夜」12小時變換一次。這是蚊子最舒服的環境,「種源」在這裡,像「蟻后」一樣產卵。
150個蚊蟲飼養籠整齊排列,每隻籠子里養有3000隻雌蚊和1000隻雄蚊。王曉華指著蚊籠上面浸滿糖水的棉花說,成蚊日常以此維持生命。雄蚊一生都不會吸血,雌蚊在交配後、產卵前才會吸血,因為它們需要人類血液中的蛋白質促進卵巢發育。
「一隻雌蚊吸1次血可產80至100個卵,一般吸血約3次,可產200至300個卵,18至20天完成一個蚊蛹羽化、發育成熟、吸血產卵、殺滅重換的周期。目前實驗室一周大概能產2000萬隻卵。」王曉華拿出一個裝滿羊血的袋子,放在蚊籠上方。聞到血腥味,籠內的雌蚊立即飛撲上去,刺穿模仿人體皮膚的薄膜,使勁地吸吮。不一會兒,血袋便癟了,而籠內的很多蚊子腹部圓鼓鼓的,血紅色清晰可見。
目前只有雄蚊用於釋放,因此要分離雌雄蚊蛹。「雄蚊的頭胸寬在1.05至1.2毫米,雌蚊大概在1.3至1.4毫米。」按照雌雄蚊子頭胸尺度的不同,王曉華自製了雌雄分離器,主體是兩片呈V字型的透明玻璃,通過調節旋鈕控制間距,從而實現雌雄分離。
「之前是人工去挑,先把蚊子在冰箱中凍暈,然後根據體型大小,挑出雌蚊。」錢偉說,每次釋放前,20個人要挑一下午,「如果要釋放的雄蚊數量大幅提升,人怎麼挑得過來?」
這一難題在今年4月被攻破。奚志勇介紹說,團隊與國際原子能機構合作,自行研發全球首台結合核技術與生物技術的X射線輻射儀。由於雌蚊對X射線耐受高於雌蚊,用特定的劑量輻射,破壞雌蚊生殖腺,使混在其中的雌蚊永久絕育。
「以前10到15人至少需要兩三天才能分離100萬個蚊蛹,而X光射線儀每小時處理60萬個。」奚志勇表示,現有技術可實現大規模產業化生產。
引入核輻射的方式安全嗎?楊大助給出了肯定答案。他說,輻照技術類似於X透視檢查,不會在蚊子身上有殘留。只要控制好劑量做好防護,就能保證安全。
「絕育雄蚊」已讓沙仔島白紋伊蚊瀕臨「滅族」
早上7時30分,沙仔島上兩輛機動三輪車背向而馳,邊走邊放白紋伊蚊雄蚊。「早上是蚊子交配時間,也是釋放雄蚊最佳時機。」從2014年6月駐點至今,中山大學工作人員韋迎陽已經在沙仔島工作了兩年多。他們釋放蚊子有兩種方式,一種是在馬路上邊開著三輪車邊放蚊子,另一種是走到樹叢下面放蚊子。
「我們釋放的白紋伊蚊雄蚊是島上野生白紋伊蚊雄蚊的5倍,具有絕對的數量優勢,因此能搶到交配權。」錢偉介紹說,雌蚊一生只交配一次,就能產卵三次,每次產卵80至100隻。放出的雄蚊在野外大概能存活兩周,它的交配能力前三四天最強,而野生蚊子每天都在增長,因此需要通過持續釋放,保持交配優勢。在前期實驗室研究和現場監測數據的基礎上,釋放的雄蚊與野外雄蚊比例在5:1最合適。團隊成員在島上選准地點安放成蚊誘蚊器,測量野生雄蚊數量。
錢偉介紹說,從去年3月到10月底,項目組在島上釋放絕育雄蚊。每月平均150萬隻雄蚊,每周釋放三次蚊子。清除島上全部的白紋伊蚊,是項目組希望達到的效果,而目前已接近完成。
「絕育雄兵」是否會引起生物鏈斷裂呢?奚志勇回應說,蚊子的種類很多,該團隊只針對傳病的蚊種,降低該類蚊蟲的數量,減低危害。而其他不吸血的蚊子,吸血不傳病的蚊子依然存在。因此該方法不但不會引起生物鏈斷裂,還有助於生態平衡。在夏威夷等地區,就因為傳染瘧疾等疾病的蚊蟲大規模滋生,造成瘧疾等傳染病高發,已讓夏威夷6種珍稀鳥類滅絕。
60多歲的沙仔島村民梁伯對滅蚊效果很滿意,他笑著說:「兩年前這裡蚊子很多,晚上睡覺要掛蚊帳,現在蚊子少了很多,不用掛蚊帳了。」韋迎陽也打趣地說:「現在很放心穿著短褲到處走,如果是到了另一個島,得到處跑。剛來的時候都不敢穿短褲,會被蚊子盯。臨近島上的居民經常見我們就問,為什麼不到我們那裡放蚊子?」
目前,團隊已經在聯繫廣州市區的單位、學校、居民區。錢偉說:「今年盡量把這項技術往廣州市區推廣應用。」另外,斯里蘭卡、美國等地的組織已明確表示了合作意願。(本報記者 劉盾)
《中國教育報》2016年8月13日第3版
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