盛夏时节,天气一热,蚊子就开始肆虐叮咬,还传播疾病,让人百般困扰。人们想出了很多方法驱蚊,常见的有蚊香、驱蚊水和蚊帐。随着科技发展,美国佛罗里达州曾经有科学家实行了转基因灭蚊计划。

不过基因技术始终存在不小的争议,并没有大范围推广。而在我国广东,有这样一个神奇的“蚊子工厂”,每年释放出3.6亿只雄蚊子进入人类居住区域,悄悄地执行着灭蚊计划。

蚊子工厂里的绝育蚊子

这家全球最大的“蚊子工厂”——广州威佰昆生物科技有限公司,就在广州黄浦区科学城里。这里进行的生物事业,与其他生物科技公司的工作内容截然不同。

这家“蚊子工厂”既不制造灭蚊药物,也不制造灭蚊仪器,而是负责培育更多的蚊子去执行特殊的灭蚊计划。

走进3500平方米的工厂车间,会发现车间的每个“保种”室里设置了数十个多层铁架。而架子上的蚊子饲养笼里,正培养着很多经过特殊处理的蚊子成虫。

这些蚊子体内都被注射了沃尔巴克氏体菌型,在交配后会导致雌蚊子绝育,要么无法正常产卵,或者产的卵无法顺利成虫。

这种沃尔巴克氏体菌型只会影响蚊虫,不会威胁人类健康,所以非常安全。

这个计划的原理听起来似乎和美国佛罗里达州的转基因灭蚊计划比较相似,但它的灭蚊成本更低,也不会造成生态污染,可持续性更强。

蚊子对人类的健康危害

之所以对蚊子这么斤斤计较,实在是因为蚊子的危害非常大。它并不是只让人产生瘙痒、红肿而已,还是健康杀手。

它身上携带了80多种致命、致病的疾病,包括流行性乙型脑炎、寨卡热、登革热、黄热病、丝虫病或疟疾等。

世界卫生组织曾经统计过,全世界每年有70万人死于蚊子所传染的疾病。

蚊子在叮咬人类或动物的时候,病菌感染源会跟着蚊子的口器进入到蚊子体内。在蚊子下次叮咬的时候,它就会把携带的病菌传播到另一个人类或动物的体内。

以疟疾为例,人一旦感染了疟原虫,在一周后就会发烧、头痛、呕吐。如果没有及时治疗的话,疟原虫会迅速摧毁人体内的红血球,让人出现严重的输血功能障碍,最终导致大脑缺少血液而死亡。

我们中国已经成功彻底地消灭了疟疾,成为世界卫生组织认证的无疟疾国家。

但是,依然还有更多被蚊虫携带的病毒、细菌、微生物会对我们的健康产生巨大的威胁。在中国比较常见的如登革热病毒,就总是借宿在白纹伊蚊的身上,找机会就对人类发起攻击。

“以蚊治蚊”的研究

大家熟悉的登革热、寨卡热等传染病,还无法成功控制传播。大规模灭蚊方式不论喷洒灭蚊水,还是紫外线灭蚊灯,都治标不治本。

如今在我国已经有了两种阻止蚊虫繁殖的方法。一种是利用辐射来破坏雄蚊子的生育能力。另一种就是文中提到的“蚊子工厂”所做的事情——利用特殊的共生菌——沃尔巴克氏体菌型,让蚊子后代绝育。

“蚊子工厂”的牵头人和负责人叫奚志勇。他曾经是中山大学热带病防治研究教育部重点实验室主任,也是美国密歇根州立大学微生物和分子遗传系的终身教授、博士后导师,更是中国“以蚊治蚊”沃尔巴克氏体菌型灭蚊技术的首创者。

奚志勇教授早在2005年就首次尝试用显微胚胎注射法将沃尔巴克氏体菌型注射入蚊子体内,来影响蚊子的生育功能。

这项研究成果还被奚志勇作为第一作者发表在世界顶尖的《Science》杂志上,获得了国际学术界的认可。

奚志勇教授团队于2012年在广州建立了绝育蚊子工厂。这是当时全球最大的“蚊子工厂”。他们还在2015年创立了广州威佰昆生物科技有限公司来开展实验。

经过多次反复的实验测试,他们终于成功地让白纹伊蚊胚胎里携带了一种优质沃尔巴克氏体菌型,由此诞生了第一只“绝育蚊子”的“种子”。

这种蚊子具备了100%的绝育能力,可以导致蚊虫胚胎100%的死亡率。而且,连登革热病毒也无法在“绝育蚊子”的体内繁殖和传播,因此无法传染到人类身上。

绝育蚊子是如何加工完成的

经过反复实验,工厂实验人员们对“蚊子加工”的流程已经掌握得非常成熟,包括最难的环节——胚胎注射。

在蚊子虫卵被产出后的60-90分钟内,实验人员在显微镜的帮助下,用一根细长的注射针管,将沃尔巴克氏体菌型在打入虫卵的生殖系统中。

完成注射后的胚胎会进入生产车间的“保种”室的蚊虫饲养笼里。细密网格的笼内,蚊虫胚胎有雌有雄地按照3:1的数量比例饲养,它们孵化后会在笼内完成交配和产卵。

蚊虫繁殖季节到了,实验人员会在笼子上面放一张沾满羊血的薄铁板,再加上一层模仿人体皮肤的薄膜和加热袋子。这块羊血薄铁板就释放出接近活体生物的血味和热量,吸引得笼内的雌蚊子来吸血。

喂食三天后,雌蚊子开始产卵,会密密麻麻地附在一个个产卵杯的湿试纸上。一般情况下,一个蚊虫饲养笼可以产出大概5万只虫卵。

在采集后,虫卵会被放置在幼虫饲养盘里结蛹、孵化。奚志勇教授团队创新开发了一种新型幼虫饲养器,让温度、湿度等条件适宜蚊虫成长,成功地将虫卵饲养数量提高到18000个。

因为只有雄蚊子才适合放置到自然环境中。奚志勇教授团队利用物理分离法,制作了一个雌雄蛹分离器,避免了雌蚊蛹和雄蚊蛹混合投放影响效果的问题。

不过人工操作后,雄蚊蛹中大概会残留0.1%的雌蚊蛹。奚志勇教授团队和国际原子能机构合作,自行研发了一台特殊的X射线仪专门处理这种情况。

这台仪器能运用高能量的X光射线辐射来清除剩下的雌蚊蛹,实现100%的除灭率。

绝育蚊子的释放阶段

经过包装和质控的绝育雄蚊到了对外释放的阶段。

2015年,鉴于实验室内的成功,奚志勇教授团队经过有关部门批准后,展开了释放试验,并选定了首个释放绝育雄蚊的实验地点——距离“蚊子工厂”约60公里的南沙区沙仔岛。

因为蚊子只能飞行约百米的距离,而沙仔岛面积只有3平方公里,与陆地只有一座300米左右的桥,非常适合将蚊子与外界隔离。

起初,得知要投放蚊子,沙仔岛当地居民并不理解,也不太支持。在获得相关许可和大部分社区居民同意后,大量的绝育雄蚊被选择了定点释放。

一般来说,释放方式有两种。一种是释放在树丛下面,另一种是开着三轮车在路上释放。监测团队将沙仔岛的释放现场划分为22个分区。在沙仔岛上,每个月大约会释放150万只绝育雄蚊,每周会释放3次。

持续了两年的时间后,根据实验室公布的数据获悉,沙仔岛上的野生蚊子数量比两年前明显减少了90%左右。

根据沙仔岛居民的直观感受,以前夜晚睡觉的时候没有蚊帐不行,现在都已经不挂蚊帐了。

蚊虫叮咬率下降后,沙仔岛居民对投放蚊子的支持率也大大提高,达到了54%。后来,奚志勇教授团队又将大刀沙岛作为试验点,同样获得了成功。

随着小岛的实验成功,奚志勇教授团队开始与广州市疾控中心合作,把这项技术推广到更多区域。之后,奚志勇教授团队开始向全世界范围推广沃尔巴克氏体菌型灭蚊技术。

他们在2016年的时候,成功地在墨西哥建立了第一个海外“蚊子工厂”,来控制拉美地区流行的寨卡热。他们还建立了全球现今最大的绝育蚊虫生产基地。

有些人担忧,这种人为干扰蚊子的生物灭蚊黑科技,会不会影响生态环境。奚志勇教授表示,他们只选取了白纹伊蚊作为干扰对象,不会对其他蚊种产生影响。

而且,目前的研究只针对人类居住的地方。也就是说,这些绝育雄蚊只能取代一块区域的蚊子种群,并不能影响到试点以外的野生环境中的白纹伊蚊的数量。

在不断实践中,沃尔巴克氏体菌型灭蚊技术已经多次成功地实现了区域性控制野生蚊子种群,通过这种方式成功地阻断蚊虫携带的热带疾病,大大减低疾病爆发率。

这让沃尔巴克氏体菌型技术在农业害虫防治上找到了新的方向。

2020年10月8日,奚志勇教授团队和南京农业大学一起作为第一作者,将这一研究成功发表在生物学领域国际期刊《Current Biology》上。

由此看来,“以蚊治蚊”的技术适合持续有效地发展,在全球范围内造福更多人类了。