新一代每周生產(chǎn)3000萬沃爾巴克氏體的幼蟲車間。 (資料圖片)

奚志勇教授(前排中)與合作伙伴在“蚊子工廠”手持即將釋放的帶菌雄蚊。 (資料圖片)

一直以來，蚊子都是夏天最討厭的害蟲，吸人血，傳播疾病，還很難被殺滅。日前，我國科學(xué)家傳來好消息：通過放飛經(jīng)過輻射加共生菌感染雙重手段處理的雄蚊，以蚊治蚊，清除了實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)可傳播登革熱、寨卡病毒的野生白紋伊蚊種群，讓人期待。

頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》7月18日發(fā)表一篇論文，展現(xiàn)了一種強(qiáng)有力的滅蚊新工具。中山大學(xué)—密歇根州立大學(xué)熱帶病蟲媒控制聯(lián)合研究中心主任奚志勇團(tuán)隊(duì)在廣州兩個實(shí)驗(yàn)區(qū)域，放飛大量經(jīng)過輻射加共生菌感染雙重手段處理的雄蚊，以蚊治蚊，實(shí)現(xiàn)了對實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)可傳播登革熱、寨卡病毒的野生白紋伊蚊種群的清除。

這種滅蚊新工具是什么原理?靠譜嗎?什么時候能投入大規(guī)模應(yīng)用?請看經(jīng)濟(jì)日報記者采寫的報道。

以蚊治蚊的兩條路線

以蚊治蚊其實(shí)就是科學(xué)家們想盡辦法給蚊群絕育，它綠色環(huán)保，無需殺蟲藥，也不用擔(dān)心蚊子產(chǎn)生抗藥性。但以蚊治蚊也有不同的技術(shù)路線。

一種是輻射法。上世紀(jì)50年代，科學(xué)家們使用放射性輻照去處理果蠅和螺旋錐蠅等害蟲的幼蟲，然后選出那些不育的雄蟲大量放飛，野外的雌蟲與它們交配就無法產(chǎn)生后代，收到良好滅蠅效果，成功壓制了害蟲的種群規(guī)模。然而，這個技術(shù)能搞定蠅類，卻不能搞定蚊子?？茖W(xué)家們在蚊子身上做同樣實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，被輻射過的不育雄蚊子們，對野外生活的適應(yīng)力下降了，對野生雌蚊子的吸引力更是嚴(yán)重下降，根本競爭不過野生雄蚊子，達(dá)不到消滅蚊群的目的。

另一種是感染法。共生菌沃爾巴克氏菌生活在昆蟲宿主的細(xì)胞中，經(jīng)母親傳給下一代，并影響宿主的繁殖。科學(xué)家們讓雄蚊子感染一種沃爾巴克氏體菌株，再大量放飛。這種感染不會降低雄蚊子的交配競爭力，因此可以與野生雌蚊子實(shí)現(xiàn)正常交配產(chǎn)卵。但沃爾巴克氏體感染會導(dǎo)致胞質(zhì)不相容性，令這些蚊卵在胚胎發(fā)育早期死亡，不能孵出蚊子幼蟲。這樣就達(dá)到了給蚊群絕育的目的。

值得一提的是，奚志勇正是該滅蚊技術(shù)首創(chuàng)者。2005年，他在全球首次建立以顯微胚胎注射法在蚊媒中轉(zhuǎn)染沃爾巴克氏體的技術(shù)，并以第一作者身份在《科學(xué)》上發(fā)表該研究成果，引發(fā)了該領(lǐng)域的研究熱潮;2009年，他與國際同行同時首次發(fā)現(xiàn)沃爾巴克氏體可直接抗登革熱病毒。

但感染法也存在缺陷。“胞質(zhì)不相容性，就好像血型不配對。雄蚊感染，雌蚊不感染，就沒有下一代。雌蚊感染，下一代就感染。但如果雌蚊雄蚊都攜帶同種菌株，他們就能正常產(chǎn)生下一代。因此，放飛的被感染蚊子只能是雄蚊，不能夾有雌蚊。”奚志勇說。

然而，在大規(guī)模生產(chǎn)這種帶菌蚊子的“蚊子工廠”中，要做到?jīng)]有一只漏網(wǎng)雌蚊，很難。而只要有少量雌蚊漏網(wǎng)，種群壓制的效果就會被破壞。“僅用這種方法，只能達(dá)到70%的種群壓制。如果追求種群清除，放飛更多雄蚊，可能會有更多漏網(wǎng)的感染雌蚊產(chǎn)生下一代，導(dǎo)致整個種群壓制效果的失去。”奚志勇說。

在廣州，有一個世界最大規(guī)模的“蚊子工廠”。一般來講，大規(guī)模機(jī)械分離蚊子的雌蛹和雄蛹，只是依據(jù)其大小差異，這會帶來大約0.2%至0.5%的雌蚊感染率，還需要二次人工篩選去除掉雌蛹。這種勞動密集的人工篩選會大大限制蚊子產(chǎn)量，并且不能保證萬無一失。

對此，奚志勇團(tuán)隊(duì)想出了把感染法和輻射法結(jié)合起來的新辦法：首先，他們建立了攜帶3種沃爾巴克氏菌株的白紋伊蚊。廣東的野生白紋伊蚊，本身即天然含有兩種沃爾巴克氏體菌株。而三重感染的好處，一是通過放飛的感染雄蚊與野生雌蚊交配誘導(dǎo)其絕育;二是可以極大抑制登革熱病毒和寨卡病毒，增強(qiáng)技術(shù)的安全性。然后，他們對機(jī)械篩選過的蚊蛹采用低劑量輻射，這可使雌蚊不育，但只會輕微影響其交配競爭力。這樣就可以取代人工篩選，極大提高了產(chǎn)能，并獲得更好的種群壓制效果。

其實(shí)給蚊子做不育的技術(shù)路線，還有一種是轉(zhuǎn)基因。但為什么不用轉(zhuǎn)基因技術(shù)呢?轉(zhuǎn)基因蚊的大眾接受度低，目前世界上僅有極少數(shù)國家允許釋放轉(zhuǎn)基因蚊，中國仍不允許。“最關(guān)鍵一點(diǎn)，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)基因蚊技術(shù)沒有我們的技術(shù)效果好。”奚志勇教授自豪地說。

效果卓著的實(shí)地試驗(yàn)

感染法和輻射法結(jié)合起來后，實(shí)際滅蚊效果如何?

奚志勇團(tuán)隊(duì)在廣州疾控中心的支持下開展了大規(guī)模實(shí)地試驗(yàn)，取得了顯著效果。廣州市疾病預(yù)防控制中心副主任張周斌介紹，他們早在2012年就開始合作，負(fù)責(zé)研究項(xiàng)目在廣州試驗(yàn)點(diǎn)的篩選、確定、監(jiān)測，以及社區(qū)教育。真正做兩種技術(shù)結(jié)合的滅蚊實(shí)驗(yàn)，則是從2014年開始。“我們在廣州市南沙區(qū)黃閣鎮(zhèn)沙仔島與番禺區(qū)石碁鎮(zhèn)大刀沙村，陸續(xù)開展項(xiàng)目研究。”

沙仔島和大刀沙村都是江中沙洲島地形，比較孤立，能更明顯地看出實(shí)驗(yàn)效果。在繁殖高峰期，“蚊子工廠”每周產(chǎn)生500多萬只雄蚊，試驗(yàn)地點(diǎn)每周每公頃釋放16萬多只蚊子。

“經(jīng)過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，2年就能達(dá)到接近根除靶標(biāo)蚊種的效果。年度平均壓制效果達(dá)到90%以上。”奚志勇說。

實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步完善了滅蚊技術(shù)細(xì)節(jié)，驗(yàn)證了此前的許多科學(xué)猜測。比如，釋放雄蚊與野生雄蚊的比例。研究團(tuán)隊(duì)事先用數(shù)學(xué)模型和半野外籠子研究，算出帶菌雄蚊對野生雄蚊數(shù)量達(dá)到5：1的比例，即可保證種群壓制。研究發(fā)現(xiàn)，采取這一比例，在實(shí)驗(yàn)室條件下連續(xù)釋放三代到四代帶菌雄蚊即能根除蚊子種群，而野外釋放由于會有外來蚊蟲的遷入，以及儲存在自然界的能存活1年至2年的白紋伊蚊卵，就需要更長一些時間達(dá)到種群壓制效果。

奚志勇說：“隨著蚊子壓制效果的增加，居民社區(qū)對該技術(shù)的支持度也顯著增加。未來，我們希望將此技術(shù)作為一種綠色環(huán)保的滅蚊手段向全球推廣。”

實(shí)驗(yàn)還確認(rèn)了這種技術(shù)對寨卡病毒的抑制作用。廣東省疾病預(yù)防控制中心副主任林立豐介紹，2016年3月1日，廣東省啟動了防治寨卡病的攻關(guān)項(xiàng)目。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，白紋伊蚊會傳播寨卡病毒，但在感染沃爾巴克氏體菌株的白紋伊蚊中，沃爾巴克氏體菌株對寨卡病毒的增殖有抑制作用，同時也可以抑制寨卡病毒經(jīng)卵傳遞到下一代蚊蟲的能力。

“白紋伊蚊能傳播什么疾病，這個技術(shù)就能讓我們預(yù)防相應(yīng)疾病。”林立豐表示，期待該項(xiàng)目的持續(xù)研究和更大范圍應(yīng)用。

“該試驗(yàn)幾乎將一種難以控制的病媒蚊子從試驗(yàn)點(diǎn)消滅了，這是值得注意的。”美國喬治城大學(xué)皮特·安布魯斯特教授在同期的《自然》發(fā)表評論文章說：“他們的工作表現(xiàn)出實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，并展示了一種能預(yù)防蚊媒傳染病的潛在強(qiáng)有力工具。”

還有多久能投入應(yīng)用

用這種方法來滅蚊，成本高嗎?“目前，每公頃每年要投入108美元至163美元，這與傳統(tǒng)用昆蟲絕育技術(shù)來控制農(nóng)業(yè)害蟲的成本非常接近，是一個比較可行的價格方案。”奚志勇說。此外，廣州的“蚊子工廠”過去采用一代技術(shù)，一周產(chǎn)500萬只雄蚊;2018年后改進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，現(xiàn)有二代生產(chǎn)線的自動化程度極大提高，每周可產(chǎn)1000萬只雄蚊。

那么，該技術(shù)何時能投入使用?“我們已向農(nóng)業(yè)農(nóng)村部申請報批，將它作為微生物殺蟲劑來使用。”奚志勇說，團(tuán)隊(duì)正根據(jù)相關(guān)要求遞交一系列數(shù)據(jù)，等該技術(shù)獲得批準(zhǔn)，拿到農(nóng)藥登記證，就可以開展商業(yè)化應(yīng)用了。“預(yù)計(jì)未來1年到3年內(nèi)就可以投入使用。”

疾控部門會采用這種技術(shù)嗎?“這個理論和技術(shù)對于廣東省的蚊蟲防控非常有利。近幾年，廣東省的登革熱疫情持續(xù)發(fā)生，由于沒有疫苗和特效藥，只能通過滅蚊控制傳播。但現(xiàn)在面臨的問題是，經(jīng)常使用殺蟲劑，導(dǎo)致蚊蟲產(chǎn)生耐藥性，防控效果受到一定影響。我們需要采取綠色、環(huán)保、有效的新技術(shù)，而人工感染沃爾巴克氏體雄蚊的投放，正是這樣的技術(shù)。”林立豐說。

那么，該技術(shù)還能進(jìn)一步優(yōu)化嗎?“目前，我們已開始研究將該技術(shù)用于城市中的登革熱高風(fēng)險點(diǎn)控制。在實(shí)戰(zhàn)中，我們有許多新的收獲。”奚志勇說，城市環(huán)境比最初做實(shí)驗(yàn)的沙仔島復(fù)雜得多，團(tuán)隊(duì)正在研究該技術(shù)在高樓大廈和城中村這兩種代表性環(huán)境下的應(yīng)用。比如，無人機(jī)項(xiàng)目已開展了一年多，這種無人機(jī)將可以適應(yīng)城中村復(fù)雜環(huán)境并用于帶菌雄蚊投放。“無論從種群壓制效果、菌株對傳染病毒的抑制效果，還是從其他多種指標(biāo)來看，目前我們的技術(shù)都是最好的。”奚志勇說。

三重感染加輻射!為給蚊子絕育，科學(xué)家們真是操碎了心。期待人們免受“蚊擾”的苦惱。(經(jīng)濟(jì)日報·中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 佘惠敏)