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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

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埃及伊蚊为何会遭遇灭顶之灾

2017-04-28 10:39:00

                                                                                                                       文/   

   

  风景优美的度假胜地开曼群岛上,生活着一群埃及伊蚊,一直以来都过着怡然自得的生活,雌蚊们每天悠闲地沐浴着阳光,享受着海风,不时飞到海滩上的游人身上饱餐一顿,然后躲到僻静的水池边产卵,12天后就会有成百上千只小蚊子出生,蚊子们就这样在岛上不断地繁衍着,俨然成了岛上的“统治者”。 

  某一天,岛上突然闯入了一群“不速之客”,打破了开曼群岛埃及伊蚊的平静幸福生活。虽然外表上与岛上土著的雄蚊没有什么区别,但是这些新来的雄蚊身上能发出红色荧光,漂亮极了,这也深深地吸引着岛上的雌蚊。没多久,许多雌蚊相继找到了能发光的“如意郎君”。 

  一番恩爱过后,那些雌蚊满心欢喜地飞到水边产卵,期待着能生出一大群荧光蚊“宝宝”。但是,很快雌蚊伤心地发现,它们的蚊“宝宝”竟然都相继夭折了,更可怕的是,6个月后,岛上的蚊子数量竟大幅减少,不到原有种群数量的20%了,几乎遭遇了灭顶之灾。 

  原来,对开曼群岛土著埃及伊蚊造成灭顶之灾的,正是那群从英国远道而来的荧光雄蚊。这些荧光雄蚊可不是普通的埃及伊蚊,而是出自“名门”。 

         

  登革热暴发的“罪魁祸首” 

  说起埃及伊蚊,可能大多数人觉得陌生,但是听到埃及伊蚊的“劣迹”,大家可能都会为除之而后快。 

  全世界的蚊子约有3000种,以按蚊属、伊蚊属和库蚊属最为“臭名昭著”。伊蚊即大家熟知的“花蚊子”,是蚊科中最大的属,有近1000种,中国就有100余种。埃及伊蚊则是伊蚊属中的一种,也是对人类危害最大的蚊子之一,因为埃及伊蚊正是登革热等人类传染病暴发的“罪魁祸首”。 

  登革热又称波尔加热、五天热等,是由登革热病毒引起的一种急性发热性疾病,其特征为发热、关节痛、肌肉痛、皮疹、淋巴结肿大和白细胞减少,重症患者容易出现中枢性呼吸衰竭等并发症而死亡。 

  登革热于1779年在埃及开罗、印度尼西亚雅加达及美国费城被发现,并据症状命名为关节热和骨折热。1869年由英国皇家内科学会命名为登革热。据世界卫生组织报告显示,全球约有25亿人受到登革热的威胁,每年新增5000万例以上感染病例,约有2万人因此丧生。2012年菲律宾报告登革热病例近10万人,死亡病例超过500人。 

  2014年,我国广东地区暴发登革热,累计报告病例超过4万人,死亡病例6人。巴西则是登革热的重灾区,几乎每年感染病例都超过50万人,2013年更是高达147万人感染登革热,死亡病例达646人,2015年前8个月,登革热报告病例就达141万人,死亡病例近700人。 

  科学家发现,雌蚊叮咬携带登革热病毒的动物或人类后,病毒在蚊体内复制814天后即具有传染性,携带具有传染性病毒的伊蚊叮咬人体时,即将病毒传播给人,导致了登革热的传播。目前登革热疫苗仍在研制中,而对付登革热最好的方法则是大规模消灭蚊子。 

 

  灭蚊行动一直在持续 

  为了消灭蚊子,人们可谓是绞尽脑汁,但是由于蚊子种类繁多,繁殖快速,生命力极强,经常是防不胜防。 

  20世纪30年代,瑞士化学家穆勒发明了一种针对蚊子的“大规模杀伤性武器”——剧毒氯化物农药DDT (化学名称为二氯二苯三氯乙烷) ,能够大量有效地杀灭蚊子,起到了防止蚊媒传染病蔓延的作用,穆勒也因此获得了1948年诺贝尔生理或医学奖。后来,DDT迅速遍及全球,被广泛用于蚊子、农业病虫害防治上,挽救了数以百万计的生命,也使农作物大幅增产。 

  但是人们逐渐发现,滥用DDT,不但杀死害虫,也对大量益虫毫不留情,对生态系统造成了严重破坏,导致了一些鸟类等生物的灭绝,而且DDT会在农作物上残留,且严重污染环境,对人类健康带来的巨大威胁,因此从20世纪70年代后,DDT逐渐被各国明令禁止。 

  20世纪70年代,世界卫生组织的科学家曾到印度一些地区开展一项灭蚊实验,科学家计划先对雄蚊进行辐射,使其不育,然后将其放飞到大自然,让不育的雄蚊与当地的雌蚊交配,从而让当地蚊子不能繁殖后代而减少,以达到控制疟疾、登革热等疾病传播的目的。 

  正当科学家准备大干一场的时候,当地谣言四起,说这一实验是外国政府在实验生化武器,要通过蚊子的叮咬使当地居民也丧失生殖能力,最后,愤怒的人们将科学家赶走了,这一科学实验也被迫中止。 

  放飞转基因蚊子 

  虽然辐射不育蚊子的实验暂时中止了,但是人们改造蚊子的想法一直没有泯灭。最近,英国牛津大学的科学家利用更先进的技术创造了新的不育蚊子,正是让开曼群岛蚊子遭遇灭顶之灾的转基因荧光伊蚊。 

  为了培育这种转基因荧光伊蚊,英国牛津大学研究人员将红色荧光蛋白基因与一种致死基因同时转染到埃及伊蚊基因组中,利用红色荧光即可轻松筛选和鉴别出转基因蚊子,而这种致死基因是四环素(一种广泛使用的抗生素)依赖的,即在有四环素的环境里,这种致死基因只产生极少量的毒素,基本不会对蚊子造成伤害,而在缺乏四环素的环境里,这种基因会刺激转基因伊蚊体内产生大量毒素,最后导致转基因伊蚊幼虫死亡。 

  那么,转基因伊蚊如何消灭野生蚊子的呢?其原理与辐射不育蚊子的工作原理相似,科研人员先在实验室用含有四环素的食物,大量繁殖出这种转基因雄蚊,一旦放飞到野外,这些转基因雄蚊就会找到野生雌蚊与之交配,让野生雌蚊只能繁殖出转基因伊蚊幼虫,由于野外缺乏四环素,这些转基因伊蚊幼虫所携带的致死基因会产生大量毒素,导致转基因幼蚊很快夭折,从而使得野生蚊子数量大幅减少,达到“以蚊制蚊”的目的。 

  为了验证上述“以蚊制蚊”的策略是否有效,英国牛津大学的研究人员选择开曼群岛开展了两次转基因蚊子的放飞实验。第一次放飞实验在一个1.7公顷的区域内进行,放飞了约1.9万只转基因雄性伊蚊。实验数据显示,转基因雄蚊在实验区雄蚊总数中占16%,在大约10%的幼虫中发现了致死基因,表明转基因雄蚊至少有半数成功地与野生蚊子交配,这一比例足以抑制蚊子的种群。之后,科研人员又在一个面积约16公顷的区域内开展了第二次放飞实验,先后释放了约330万只转基因雄蚊,6个月后,开曼群岛上的埃及伊蚊数量下降了80% 

  牛津大学研究人员还在马来西亚、巴西等地开展了类似实验。自2011年起,研究人员开始与巴西相关机构合作,在巴西东北部进行实验。结果令人鼓舞,在放飞转基因蚊子后,当地的埃及伊蚊数量也减少了80%以上。 

  2014410日,巴西全国生物安全技术委员会通过决议,允许在巴西进行商业注册并使用转基因蚊子技术,巴西也成为世界首个允许转基因昆虫商业化应用的国家。目前,世界首批转基因蚊子工厂正在巴西建设,一旦投入生产,预计每星期可培育转基因雄蚊200万只,有望为预防登革热、疟疾等蚊子传播疾病发挥积极作用。 

  除了牛津大学开发的这种防治登革热传播的转基因蚊子,世界上还有很多研究机构也在研制不同的抗病转基因蚊子,其中抗疟疾的转基因蚊子是最主要的研究热点。目前,美国、中国、巴西、日本等国家科研人员相继研制出抗疟疾的转基因蚊子,有些转基因蚊子体内含有抗疟疾基因,让传播疟疾的疟原虫在蚊子体内难以成活,从而到达控制疟疾的目的。相对于登革热,疟疾对人类危害更大。据世界卫生组织报告显示,全球疟疾患者达2亿人以上,每年有约100万人死于疟疾,其中90%为儿童,特别是在非洲的一些国家,疟疾更是高发病率、高病死率的疾病。因此,一旦抗疟疾转基因蚊子获得成功,将有可能为人类抗击疟疾带来新的希望。 

  虽然转基因不育蚊技术在巴西实现了商业化,但是这项技术还有不少反对声音。这种转基因蚊的开发者也向美国食品药品监督管理局提出申请,原本计划在美国佛罗里达州开展类似的野外放飞实验,但遭到当地民众的强烈反对。也有生态学家担心,如果利用转基因不育技术消灭了某种蚊子,可能会导致以蚊子为食的其他动物灭绝,从而破坏生态平衡。是防治登革热、疟疾等传染病优先,还是保护生态平衡优先,可能不同的人会有不同的看法,但是人类与害虫作斗争的步伐永远不会停止。 

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