气温日渐升高,蚊子活动渐趋频繁猖獗,于是“斗蚊”又开启了新征程。最近一项科研成果带来喜讯:实现白纹伊蚊局部灭绝。日前,记者获悉南京农业大学参与的国际团队17日在英国《自然》杂志发表论文说,科学家通过雄蚊感染沃尔巴克氏菌与雌蚊绝育相结合,几乎完全清除了野外试验区内的野生白纹伊蚊。
据悉,该试验已在广州部分地区实现,其中,辐射以及注射微生物,成为这场“灭蚊计划”中的两种关键技术。“无蚊世界”是否会打破生态平衡?专家解释,自然界中蚊子有3000多种,当下,科学界的攻克方向主要集中在传播疾病类的“重点蚊虫”,距离蚊类灭绝尚有距离。
“灭蚊计划”取得突破
数十万只雄蚊向两座孤岛释放,它们在虫卵时期就被精准注射一种叫沃尔巴克氏菌的微生物,在与雌蚊交配后会产生不相容现象,从而降低生殖率,最后实现该类蚊虫的“灭绝”。5年前,广州市南沙区和番禺区2个独立岛屿上,率先开启了这种试验,中国昆虫学会副理事长、南京农业大学昆虫学系教授、博士生导师洪晓月接受本刊采访时告诉记者,其博士研究生龚君淘参与了这项研究。简单来说,这项研究就是通过辐射、微生物注射两项关键技术,给蚊虫做“不育手术”,并且影响野生蚊子的生育能力,从而在野生蚊子种群传播“绝育体染病”。
日前,这项全球性研究取得突破性进展。7月18日,国际顶级学术期刊《自然》在线发表了美国密歇根州立大学(MSU)为第一通讯单位、中山大学中山学院为第一作者单位、南京农业大学植保学院昆虫系等10家单位36位作者参与研究的成果——论文题目为《应用生殖不亲和与辐射不育技术根除蚊虫》。论文的通讯作者是MSU奚志勇教授,他也是南农大江苏特聘教授。
为何选择广州这两座岛率先开启“灭蚊计划”?洪晓月告诉记者,这项研究的目标是白纹伊蚊,这种蚊群广泛分布在中国大陆和东南亚热带及亚热带地区,尤其在我国华南、东南亚地区,这类蚊虫很集中,比如广州这两座岛,就生活了大量的野生白纹伊蚊,是理想的灭蚊“试验岛”。白纹伊蚊是登革热和寨卡病毒病的主要传播媒介,也被人类视为蚊类中的“头号敌人”,传统的化学消杀法对该蚊媒的控制效果不佳,成为此次灭蚊计划中的重点。
微米级蚊卵注射
人类苦蚊虫久矣,然而灭蚊并不是能一蹴而就的简单技术。洪晓月介绍,研究结果显示,基于共生菌沃尔巴克氏体的胞质不相容技术(CI)结合基于辐射的昆虫不育技术(IIT),可成功压制及清除岛上野生的白纹伊蚊种群。
广州“试验岛”的灭蚊计划长达5年,仅“注射”一项,就倾注了一大批科学家的心血。洪晓月向记者解释,他们此次尝试的灭蚊原理是向雄蚊卵中注射沃尔巴克氏菌等微生物,让雄蚊丧失生育力。然而雄蚊卵只有数百微米大小,即便在高分辨率显微镜下,可见度也十分“有限”,往微米级的卵中精准注射,更是一项“尖端”技术。
“从注射仪,到磨针仪,再到拉针仪,都要靠研究团队自主研制。”洪晓月告诉记者,根据蚊卵的大小,团队自主研制针头极细的注射仪,直径相当于2～3根细发粗。“精细”是注射中最大的挑战之一,几千例中往往只有1～2例成功。
此外,“雌雄分离”也是个技术关卡。科学家要将注射后的雄蚊“后代”再“分雄”,“蚊虫蛹期是最适合分离的,除把握时机外,分辨雌雄也是个挑战。”洪晓月告诉记者,注射后的“雄蚊二代”再释放,经过新一轮繁殖,可明显降低生育力。据介绍,通过人工注射建立携带三种沃尔巴克氏菌的白纹伊蚊——HC蚊株,经大规模饲养至蛹期,雌雄分离后经低剂量射线辐射去除残存有生育能力的雌蚊,然后进行野外释放,经辐射的HC雌蚊完全绝育,无法在野外产生下一代。在两年的时间里,广州两座岛上的野生蚊子种群几乎被清除,每年野生蚊种的数量都减少了83%-94%,且在长达6周内都侦测不到任何蚊子。
蚊子消失,对生态影响有限
不少人质疑,灭绝蚊子是否会打破生态平衡?专家直言,“灭蚊计划”成本不小,每公顷每年108至163美元, 目前科学家只对白纹伊蚊这种传播疾病、对人类健康构成威胁的蚊群“下手”,与人们想象的“无蚊时代”,尚有距离。
据统计,已经命名的蚊子超过3500种,其中只有一两百种会叮咬人类或者在你旁边嗡嗡乱飞。它们在几乎每一片大陆的每一种生态环境里繁衍生息,并在多种生态环境中扮演重要的角色。它们已经在地球上存在了上亿年,消灭一种蚊子可能会让某种捕食者失去食物,或者某种植物没了传授粉者。科学家认为,多数情况下,蚊子消失而空出的生态位很快就会被其它生物填充,所以消灭它们而造成的生态创伤很快就能恢复。
“一些生物确实靠捕食蚊子为生,例如北极苔原地区的蚊子十分丰富,那个地方的候鸟就以蚊子为食。蚊子的灭绝肯定会影响这些鸟类的饮食,可能会导致一些生物数量的减少。”专家观点认为,这些蚊子突然灭绝会有一些“后遗症”,但不会是灾难性的,许多吃蚊子的物种可以调整饮食,并继续延续生命。
疾控专家认为,通过释放感染新型共生菌的白纹伊蚊来压制自然界蚊虫密度的试验成功,对整个防控工作有积极意义。实际上,国际范围内,部分地区已开始利用这一技术,进行局部“灭蚊”。其中,谷歌在美国加利福尼亚州旧金山附近也做了类似研究,除了利用无人机进行释放“注射雄蚊”外,谷歌还在研究使用人工智能进行白纹伊蚊的雌雄分离。
记者 王梦然 王拓
