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粤有料“以蚊灭蚊”是什么黑科技?有料哥与百万只蚊子共处一室来

发布时间:2021-07-19 浏览次数:

  两年过去,这两个岛上的蚊子种群不升反降,甚至连续几周都观查不到蚊子的踪迹……

  “其实以蚊灭蚊的原理并不是特别复杂。”中山大学热带病防治研究教育部重点实验室教授奚志勇介绍,他的团队在自己建设的“蚊子工厂”中孵化出一种雄蚊,这种雄蚊与普通的雌蚊交配后,会导致雌蚊产下的卵无法孵化,以达到减少蚊子的目的。

  首先,这里提到的“蚊子”特指白纹伊蚊。白纹伊蚊是一种全球性、具有强大攻击性和入侵性的蚊子,在广东地区尤为猖獗。它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其控制效果不佳。

  其次,让蚊卵变得无法孵化的是一种普遍存在于自然界中的革兰氏阴性胞内共生菌——沃尔巴克氏体。沃尔巴克氏体天然存在于全球约65%的昆虫种群和28%的蚊虫种类中。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。

  有个小问题是,广州的白纹伊蚊已天然携带两种沃尔巴克氏体。奚志勇团队想出的解决方法是,给蚊子人工感染一种结合三种沃尔巴克氏体菌株的新型共生菌(几乎不存在于野生种群中),让雄蚊再次变得独特起来。

  “当雄蚊带了三型共生菌,雌蚊只带两个菌型时,雌蚊就没有下一代,它产的卵都会死亡,就好像血型不配对。”奚志勇解释,“在实验室中,这个实验非常容易完成。经过3-4代的繁殖,蚊子种群就会灭绝。”

  但是到了开放的自然环境中,这种思路到底能不能实现?奚志勇和团队的心里一开始也没有底。

  7月18日发表在《自然》杂志上的成果,终于确认了“以蚊治蚊”在自然环境中的可行性:团队先后在广州南沙的沙仔岛、番禺的大刀沙岛开展田间试验,在两年时间里,野生蚊子种群几乎全被清除,每年野生蚊种的数量平均减少了约83%-94%,且在长达6周内都侦测不到任何蚊子。

  奚志勇认为,这也是《自然》感兴趣的原因之一,“以往也从来没有通过如此大规模的现场释放实验,来证明种群是可以接近被清除的”。

  昆虫绝育技术在拉美、美洲和非洲已作为区域性害虫控制的工具成功用于种群压制或清除,成功控制了锥螺旋蝇等害虫。但是通过传统射线使蚊子绝育,会导致其适应力和交配竞争力下降,很难参与交配。射线绝育在蚊媒上走不通。

  2001年,在美国肯塔基大学读博士的奚志勇,在导师带领下开始沃尔巴克氏体共生菌的研究,至今已18年。他是第一个成功把沃尔巴克氏体转到登革病毒和疟疾控制的白纹伊蚊中并建立稳定共生状态的科学家。

  如今,他开创的“以蚊灭蚊”技术已经得到认同,下一步就是如何进行成果转化。其实,他和团队在几年前已开始尝试。

  2011年11月起,奚志勇团队从果蝇、伊蚊和库蚊体内提取沃尔巴克氏体,成功将其导入登革热媒介白纹伊蚊体内,建立稳定的携带新型沃尔巴克氏体的蚊株。

  具体而言,团队成员要在比针尖还小的蚊卵中注射物质,每天聚精会神地操作数百粒蚊卵。注射后的成活率并不高,活下来的还要再经历培养、筛选。

  历经千辛万苦,团队终于选出理想的蚊子,建立三重感染株,其不仅能引起胞质不相容性,同时可极大地抑制登革病毒、寨卡病毒。“这是目前世界上针对白纹伊蚊‘绝育’最好的蚊株,除了抗病能力外,还包括胞质不相容性引发的100%不育,蚊子交配竞争力等。”奚志勇说。

  这意味着,即便有少量的雌蚊进入自然环境,它们和它们的后代也几乎不会传播登革热病毒和寨卡病毒。

  在广州市黄埔区高新技术产业开发区科学城加速器园区的一栋大楼内,藏着世界上最大的“绝育蚊子”工厂。

  推开数扇密封门,这个神秘的“蚊虫帝国”展现在有料哥面前——卵、幼虫、蛹、成虫阶段都有不同的空间和容器,有着不尽相同但同样难耐的气味。

  在幼虫培养区,一个个“水盘”被安放在机器里,每一盘都装着黄褐色的浑浊液体,13000条孑孓在同一个盘中翻腾,让人无法直视。孑孓,就是蚊子的幼虫。

  在产卵区,一排一排放满了用金属纱网构造的蚊子笼,笼子的一端有一个纱布做的出入口,一般是扎紧的,任由蚊虫在里面翻飞。

  每个笼子里有近2万只蚊子,其中12000只是雌蚊。“阴盛阳衰”是为了提高生产效率。

  蚊子还小的时候,工作人员会在笼子顶部放上蘸有糖水的棉花,供它们吸食;待蚊子交配后,就开始饲以血板——由羊血制成,每块9毫升,12000只雌蚊一顿能“吃”掉2块。

  雌蚊一生只交配一次,交配后,每吸食一次血液就能产卵一次,直到死亡,其寿命一般不到一个月。雄蚊并不吸血,寿命约为7天,一生可交配多次。

  它们产下的卵,被笼子底部的特殊装置粘附在湿润的纸条上,像密密的黑芝麻。一段纸条,上面的蚊卵可多达数十万粒。蚊卵经过一周的自然熟成,就可以投入下一轮生产。

  获得蚊卵后,雌雄分离是关键技术。2016年,世界首台专门用于蚊子雌蛹辐射处理的X光射线仪投入“蚊子工厂”使用,处理能力达60万只/小时。

  有料哥在现场看到,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分离,准确率非常高。

  对于极少数被错分到雄蛹中的雌蛹,团队用低剂量射线来把它彻底去除,射线的剂量经过测算,不会对雄蚊的生殖竞争力造成影响。

  奚志勇透露,“蚊子工厂”已拥有了“第二代”生产线,最大特点是自动化程度,大规模应用程度极大提高。“生产量提升到每周1000万只雄蚊”。

  奚志勇多次强调了他的观点:“我们已经习惯了使用化学物质来杀灭虫子,其实我们的方法就是一种生物性的杀虫剂。它的使用范围可控,放出的蚊子7天左右就会消亡,对环境不会造成大的影响。”

  按他的说法,该技术已经完全成熟,可供使用,同时肯定也还有优化空间。“就像电脑,也是从整个房间那么大开始,逐渐演化成如今我们手上的小手机的。”

  中国工程院院士、著名呼吸病学专家钟南山也表示,“以蚊灭蚊”最关键的技术已经解决,接下来的问题是如何扩大生产,政府如何起到良好的协同作用,以及社会如何配合。

  奚志勇介绍,前期田间试验的最新结果显示,若从蚊子成虫的数据看,一年内有6周没有检测到任何蚊子的成虫;若从卵的数据看,大约有13周没有查到任何有生命力的卵,年度压制效果平均达到90%以上。“通过这个实验中,我们证实了一系列以前一直不确定的关键技术细节,比如说这个技术越是在孤立、屏障效应越好的地方,压制效果越好”。

  他打比方说,在沙仔岛的释放,有一些隔离非常好的地区,监测37周的过程中,有29周没有检查出任何蚊子。随着蚊虫压制效果的增加,社区对这个技术的支持度也显著增加。

  广州疾控中心相关负责人表示,针对一些用传统方法难以控制的登革热疫点,会支持试点使用“以蚊灭蚊”技术。

  奚志勇说,技术上,剔除这些疫点是可以实现的,四海图库彩图现在的网址是多少,而且,“以蚊灭蚊”这种方法应用越广,成本就越低。“我的梦想是建立一个人类的防护区,像北美成功驱逐锥螺旋蝇的案例一样,通过滚地毯式的方法,把防护区连接起来,不断扩大。”他认为,这是一个系统工程,在技术上已完全可行,但实际操作还需要政府方案来引导。

  而在应用领域,国际上的科技巨头业已蠢蠢欲动:除了广州威佰昆生物科技有限公司、中山大学、国际原子能机构合作建立的“蚊子工厂”外,谷歌有了自己的蚊子生产计划,比尔·盖茨也正在这个领域开展投资,一些国外学者也各自组建了团队。

  如今,他们把2个测试点扩增到4个,覆盖了城中村和高楼这两种有挑战性的环境,无人机成了一种重要工具。

  “比如城中村是复杂地带,我们在监测时发现,通过无人机应该可最有效地覆盖蚊子滋生地,达到快速的压制效果”。奚志勇介绍,目前团队已与一家无人机公司合作研究通过无人机释放蚊子的技术,成果有望显现。