灭蚊“黑科技”还是生态“大杀器”?新技术可使蚊子只生产雄性后代,从而消灭蚊群!
2020/05/16
“基因灭蚊”

对很多人来说,蚊子可能是最“可恶”的生物。这种纤小的飞虫,不仅能让你在炎炎夏日暴跳如雷,还会给人类传播各种疾病,比如可怕的疟疾。据统计,2018年全球有2.28亿疟疾病例,40.5万人因此丧生。

尽管全球有40多种蚊子能够传播疟疾,但只有雌蚊才会叮咬人类、传播疾病。也正因如此,长期以来科研人员试图从雌蚊身上寻找切断包括疟疾在内的传染病的方法。

对蚊子进行基因改造

近日,帝国理工学院的研究人员找到了一种有效的“灭蚊”方法。他们利用“基因驱动”技术,对一群冈比亚按蚊(传疟媒介之一)进行了遗传改造,使其繁育出更多的雄性后代,从而影响其种群性别比例,达到消灭疟疾的效果。相关研究报告于5月12日发表在《Nature Biotechnology》上。


https://doi.org/10.1038/s41587-020-0508-1

该报告的首席作者、帝国理工大学生命科学系首席科学家Andrea Crisanti教授说:“这是一项里程碑式的研究,为科学家开发疟疾基因载体控制技术,从而消灭疟疾开辟了一条新路径。

基于CRSPR的遗传操作,研究人员设计了一种被称为“男性偏向性畸变基因驱动器(SDGD)”的系统。通过在雄蚊精子生产过程中使用DNA切割酶破坏其X染色体,使其仅能生产雄性后代,并且这些遭到破坏的X染色体能够以极小的基因频率进行传播。


在常染色体上的驱动性性别畸变系统

随后,研究人员在笼养蚊群中验证了该系统的效果,发现这种只产雄性的基因迅速在蚊群中传播,并且没有受到其天然抗性的影响,说明它几乎是100%遗传的。

共同首席作者Drew Hammond博士说,“我们仍在实验室中测试这些菌株,但是如果基因驱动技术在野外有效,那么它在消除疟疾的斗争中可能会改变游戏规则。”

“基因灭蚊”真的可行吗?

事实上,早在2003年,帝国理工学院的科学家们就萌生出要消灭抗药性蚊子的想法,并开始探索“基因驱动”灭蚊的可能性。2018年,他们在《Nature Biotechnology》发表了一项研究报告介绍了使用 CRISPR 技术传播雌蚊不育症并使其种群崩溃的经过。


https://doi.org/10.1038/nbt.4245

尽管“基因灭蚊”让人们看到了战胜疾病的希望,但该举措的安全性及其对自然界的潜在影响引发了一些学者的担忧。

去年,耶鲁大学进化生物学家Jeffrey Powell在《Scientific Reports》发表了一项研究报告,评估了巴西投放基因改造蚊子的效果及其影响。该研究指出,“基因灭蚊”可能会导致比其父辈更加强大的“变种蚊”,并造成雌蚊的交配偏向”现象。尽管该结论后来遭到质疑,但关于“基因灭蚊”的争议却并未停止。


https://doi.org/10.1038/s41598-019-49660-6

《麻省理工科技评论》杂志曾就帝国理工学院的实验发出质疑,“哪个国家、机构或个人有权力去改变影响全世界的自然法则?”

伊利诺伊州立大学蚊子生态学研究员Steven Juliano则认为,失去一个物种可能是值得的,“原因是人类为此遭受的痛苦太过沉重。”

不过,还有一个问题值得思考,那就是在消灭一些传播传染病的蚊群后,这些疾病真的能就此消失吗?是否存在病原体转移到其他生物身上的可能性?

结语

目前,全世界大约有3500种蚊子,其中一些种群能够传播疟疾、登革热、寨卡病毒病等疾病,严重危及人类生命健康。据统计,全世界每年约有1百万人因蚊媒疾病失去生命。利用生物科技手段对一些蚊群进行生存干预,无疑将减少一些疾病的传播,但是它的长远效果及其对于生态环境造成的影响尚未可知,研究人员仍需谨慎对待这些问题。

参考资料:

1.A male-biased sex-distorter gene drive for the human malaria vector Anopheles gambiae.

2.Malaria mosquitoes eliminated in lab by creating all-male populations.

3.Transgenic Aedes aegypti Mosquitoes Transfer Genes into a Natural Population.

4.如果把蚊子从地球上抹掉,会发生什么?

5.转基因蚊子试验惹争议:想让蚊子不孕不育,却产生了新变种?

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