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南方南 | 以蚊灭蚊,中山大学科学家研究灭蚊黑科技

人民日报中央厨房-南方南工作室   

2019-08-26 15:43

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  说起蚊虫,大家第一时间会想到耳边响起的嗡嗡声,以及叮咬后的红肿,虽然一脸嫌弃,但又无计可施。

  事实上,蚊虫还是传播病菌的媒介之一,世界上不少湿热的地区都饱受蚊虫传病的困扰。

  2019年7月18日,来自中山大学热带病防治研究教育部重点实验室奚志勇教授团队,在国际知名期刊《自然》杂志上以长文形式线上发表文章,并通过现场试验,证明了以蚊灭蚊技术对蚊媒种群进行区域性控制的可行性,该研究引起了广泛关注。

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  以蚊灭蚊引关注

  试验中的蚊虫指的是白纹伊蚊,是全球范围内最具有侵略性的入侵物种之一,同时也是登革热和寨卡病毒病的主要传播媒介。传统的化学消杀法对该蚊媒的控制效果不佳。因此,奚志勇团队尝试利用生物原理,达到灭蚊的效果。

  其原理在于,白纹伊蚊身体中天然携带两种菌型的沃尔巴克氏体菌,沃尔巴克氏体是一种能经卵传递的革兰氏阴性胞内共生菌,携带不同型别沃尔巴克氏体的雌雄昆虫交配后,产生的卵不发育。  

  因此,在研究中,奚志勇团队通过人工转染建立了携带三种沃尔巴克菌型的白纹伊蚊蚊株,大规模饲养至蛹期,雌雄分离后,经射线照射去除有生育能力的残存雌蚊,然后进行释放。经辐射的雌蚊完全绝育,无法在野外产生下一代,而辐射对携菌雄蚊的不育和交配竞争能力没有影响。

  2015~2016年,团队分别在广州市南沙区沙仔岛、番禺区大刀沙岛上开展试点,经过2~3年的持续释放,每年野生蚊种的数量平均减少83%~94%,且在长达6周内都侦测不到任何蚊子,当地蚊子种群被基本消除。

  基于前期试点的良好效果,目前该团队又与广州市疾病预防和控制中心达成合作,在广州市内增加了白云区峡石村、横滘村、又一居、增城区凤凰城等试点,通过释放沃尔巴克雄蚊,达到控制寨卡、登革热等蚊媒病传播的目的。

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  突破研究技术难点

  一直以来,昆虫不育技术都被测试用于控制害虫,一般是通过释放经辐射导致的绝育雄虫与野生雌虫交配,使其没有子代,从而降低目标害虫的种群数量。该技术已经成功控制了多种重要农业害虫的数量。

  但在消灭蚊虫方面,该技术尚未得到广泛应用。其原因在于,辐射会降低雄蚊的交配竞争力和生存力,使得应用效果大打折扣。

  而奚志勇团队则是通过释放携带与野生雌蚊不同沃尔巴克菌型的雄蚊,使雌蚊不育。整个研究有两个难点要克服。

  研究人员要从果蝇、伊蚊和库蚊体内提取沃尔巴克氏体,注射进小于针尖的蚊卵中,这是难点之一。何时注射、注射在哪个位置,都十分有讲究。注射后,蚊卵的成活率并不高,且活下来的还要再经历培养、筛选等过程。因此研究人员每天要聚精会神地操作数百粒蚊卵。

  蚊子在经历卵、幼虫、蛹、成虫阶段后,又迎来第二个难点,雌雄分离。分离的原因在于,如果意外释放了携带与雄蚊相同沃尔巴克菌型的可育雌蚊,则可能会导致种群替换,即携带沃尔巴克菌的蚊虫种群会替代野生种群,导致释放的带菌雄蚊无法再发挥种群压制的作用。

  因此,雌雄分离是关键技术,由于雄蛹比雌蛹要小,且雄蚊羽化时间比雌蚊早,早期研究团队利用人工进行雌雄分离。后来,团队研发的机器,利用雄蛹比雌蛹小的特点,通过控制筛选器的角度,用多段水流进行雌雄蛹分离,准确率非常高。针对极少数被错分到雄蛹中的雌蛹,团队研发了世界首台专门用于蚊子雌蛹辐射处理的X光射线仪,其射线剂量足以使雌蛹绝育,又不会对雄蛹的生殖竞争力造成影响,处理能力达60万只/小时。2017年后,团队对蚊子工厂生产线技术各环节升级改造。目前已拥有了“第二代”生产线,提高自动化程度,攻克了这个难题。

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  推进多领域、大范围应用

  实施这种蚊媒控制技术,很重要的条件之一,是具有大规模生产携菌雄蚊的能力。

  为此,奚志勇团队与中山大学、国际原子能机构合作建立了蚊虫大规模生产平台,在广州市高新技术产业开发区科学城加速器园区内建立“绝育蚊子”工厂,雄蚊生产量可达每周1000万只,已成为目前世界上最大的绝育蚊生产基地,该基地正成为亚洲及全球绝育蚊技术培训及技术输出的中心。

  灭蚊虽好,但也有网友担心,蚊虫是生物链条的一部分,灭绝会不会产生其他隐患。  

  对此,研究团队表示,基于沃尔巴克氏体的蚊媒控制技术是安全的。首先,释放携带沃尔巴克氏体雄蚊的技术是专一针对传病白纹伊蚊。自然界中存在的蚊子种类非常多,很多蚊子不传病,一些蚊子也不盯人,一些虽吸血,但吸动物血……这些种类的蚊子都不是该技术针对的对象,因此该技术对其他绝大多数的蚊种是没有影响的。

  其次,该项目主要是在人类居住的地方,把承担传病角色的白纹伊蚊在该区域清除,而存在于野生环境,不起传播疾病作用的蚊子,不会是控制的目标。该种蚊子在不危害人的地方仍旧存在。所以,不会有从生态上把某个蚊种去除的情况。

  目前,团队已与一家无人机公司合作一年多,研究通过无人机释放蚊子的技术。在国际上,国际原子能机构、德国、以色列、谷歌等国家及机构,也在进行无人机释放系统的研发。

  “我们的研究,已经引起了一些饱受登革热和寨卡病毒病影响的国家的关注,但还不够,这个领域的竞争很激烈,我们不能停下脚步,希望得到政府的更多关注与支持。”奚志勇表示,“未来,我们还计划将该技术应用到农业领域,帮助解决黄龙病、水稻虫害等农业问题,在更大范围内创造社会及经济效益。”

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