轉(zhuǎn)基因蚊子“放飛”以后

呂靜

10月30日，《自然?生物技術(shù)》雜志刊登了一項(xiàng)新的研究成果：轉(zhuǎn)基因蚊子將一種“致死基因”遺傳到它們的后代身上，這種基因就能夠使后代的蚊子在到達(dá)成年之前“自取滅亡”。這一結(jié)果連同其他研究工作，可能預(yù)示著一個(gè)時(shí)代的到來(lái)：人類通過(guò)“制造”轉(zhuǎn)基因昆蟲(chóng)，來(lái)控制農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害和蟲(chóng)媒性傳染病。

然而，就像轉(zhuǎn)基因作物所引起的公眾反應(yīng)一樣，這些計(jì)劃可能激起類似的反彈。被批評(píng)者點(diǎn)名的英國(guó)牛津技術(shù)公司所研制的“抗登革熱蚊子”，在沒(méi)有足夠的評(píng)估和咨詢的前提下，就被放入實(shí)地試驗(yàn)，而這些試驗(yàn)通常是在那些管理薄弱的國(guó)家進(jìn)行的。英國(guó)喬治敦大學(xué)國(guó)際衛(wèi)生法教授勞倫斯?高思庭說(shuō)：“即便危害沒(méi)有成真，這種行動(dòng)也會(huì)削弱研究機(jī)構(gòu)的信譽(yù)和合法性”。

《自然?生物技術(shù)》雜志在線討論了轉(zhuǎn)基因蚊子的首次釋放試驗(yàn)：2009年發(fā)生在加勒比開(kāi)曼群島的試驗(yàn)確實(shí)讓國(guó)際科學(xué)界感到吃驚，而牛津技術(shù)公司隨后又在馬來(lái)西亞和巴西釋放了這種轉(zhuǎn)基因蚊子。該公司首席科學(xué)家盧克?阿爾菲說(shuō)，他們?cè)谠囼?yàn)前已經(jīng)將審查程序交由當(dāng)?shù)卣块T(mén)辦理了。

被“放飛”的抗登革熱蚊子

牛津技術(shù)公司研制的轉(zhuǎn)基因蚊子是為了控制登革熱的流行，但反對(duì)者擔(dān)心，轉(zhuǎn)基因蚊子釋放到野外是在沒(méi)有完成足夠測(cè)試的情況下獲得批準(zhǔn)的。

該公司首席科學(xué)家阿爾菲博士表示，他們只是發(fā)展了一種成功運(yùn)用了幾十年的技術(shù)，這種技術(shù)的原理是：在野外釋放成百萬(wàn)的不育昆蟲(chóng)，使其與野生種交配，從而不能產(chǎn)生后代。利用這種辦法，可以抑制甚至根除害蟲(chóng)。比如，用不育的地中海果蠅可以在全世界范圍內(nèi)保護(hù)水果和蔬菜作物。但是，這一技術(shù)還沒(méi)有成功地用于蚊子，部分原因是通常采用輻射的方法來(lái)導(dǎo)致昆蟲(chóng)不育，但這會(huì)傷害昆蟲(chóng)自身，使其弱化，這意味著經(jīng)過(guò)處理的不育蚊子很難與野生蚊子競(jìng)爭(zhēng)，因而無(wú)法完成交配。

埃及伊蚊是登革熱病毒的主要傳播者。牛津技術(shù)公司已經(jīng)研制出轉(zhuǎn)基因埃及伊蚊，如果不使用四環(huán)素對(duì)這種蚊子進(jìn)行保護(hù)，這種攜帶致死基因的轉(zhuǎn)基因蚊子就會(huì)死掉。在實(shí)驗(yàn)室中，由于使用了含有四環(huán)素的特殊食物，轉(zhuǎn)基因蚊子得以繼續(xù)繁衍增殖數(shù)代，然后科學(xué)家將雄蚊釋放到?jīng)]有四環(huán)素的野外，它們足以活到可以交配的階段，但是其后代會(huì)在成年之前死去。這樣，整個(gè)種群的數(shù)量就會(huì)逐漸減少。

牛津技術(shù)公司發(fā)表的研究，考慮了實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因蚊子在野外的交配成功率。2009年，在一個(gè)月內(nèi)，他們?cè)陂_(kāi)曼群島一個(gè)25英畝的區(qū)域內(nèi)，大約投放了19000只轉(zhuǎn)基因蚊子。根據(jù)從捕蟲(chóng)網(wǎng)上采集的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)基因雄蚊在實(shí)驗(yàn)區(qū)雄蚊總?cè)郝渲姓?6%，在大約10%的幼蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)了致死基因。這些數(shù)據(jù)表明，轉(zhuǎn)基因雄蚊有半數(shù)成功地與野生蚊子交配，這一比例足以抑制蚊子的種群。該公司已表示，他們2010年在開(kāi)曼群島所做的更大規(guī)模的試驗(yàn)中，在三個(gè)月中減低了80%的目標(biāo)蚊子種群數(shù)量。

阿爾菲博士指出，這一技術(shù)是安全的，因?yàn)槎Ｈ撕蛡鞑ゼ膊〉氖谴莆茫尫诺氖切畚茫瑧?yīng)該對(duì)環(huán)境影響不大。他說(shuō)：“這一技術(shù)針對(duì)的是人們?cè)噲D除掉的特定生物。”

登革熱是一種由蚊子傳播的致死性傳染病，每年有5000萬(wàn)到1億的登革熱病例發(fā)生。這種傳染病既沒(méi)有疫苗可用，也無(wú)藥可醫(yī)，所以，預(yù)防工作的重點(diǎn)就集中到鏟除這種病原的攜帶者，即單一品種的蚊子上。

但是專家稱，牛津技術(shù)公司的技術(shù)也并非萬(wàn)無(wú)一失。美國(guó)夏威夷農(nóng)業(yè)局的昆蟲(chóng)學(xué)家托德?雪莉在《自然?生物技術(shù)》的評(píng)論文章中指出，在一次測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)室中轉(zhuǎn)基因雄蚊和野生雌蚊的雜交后代，能活到成蟲(chóng)階段的比例只有3.5%。此外，揀選蚊子的雌雄性別是靠人手工完成的，這會(huì)導(dǎo)致0.5%的釋放蚊子為雌性，而傳播疾病的正是雌性蚊子，因此，如果釋放的幾百萬(wàn)蚊子中，就算僅有很少比例的雌蚊，也可能導(dǎo)致疾病傳播的增多。

牛津技術(shù)公司與加州大學(xué)歐文分校的分子生物學(xué)家安東尼?詹姆斯稱，他們已經(jīng)研究出一種解決方案，采用轉(zhuǎn)基因的辦法來(lái)產(chǎn)生不會(huì)飛的雌蚊，這種“地面雌蚊”不能交配，也不會(huì)叮人，這樣一來(lái)，在釋放之前將雄蚊從雌蚊子中揀選出來(lái)將會(huì)變得非常容易。

由世界衛(wèi)生組織召集的專家正在籌備如何進(jìn)行轉(zhuǎn)基因昆蟲(chóng)實(shí)地試驗(yàn)管理的指南。支持者希望野外試驗(yàn)將不會(huì)面臨和轉(zhuǎn)基因作物同樣的反對(duì)聲。

“關(guān)在”實(shí)驗(yàn)室里的抗瘧疾蚊子

多年來(lái)，預(yù)防瘧疾的方法雖然很多，但還沒(méi)有一種能夠徹底奏效。迄今為止最為有效，而且在大規(guī)模實(shí)施上最便宜的預(yù)防方法就是使用蚊帳來(lái)防蚊。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，2008年全球由瘧疾引起的死亡約為100萬(wàn)人，在撒哈拉沙漠以南的非洲，每30秒就有一個(gè)孩童死于瘧疾。所以，如果轉(zhuǎn)基因蚊子能夠預(yù)防瘧疾，那將成為全球公共健康領(lǐng)域的熱門(mén)新聞。

蚊子傳播瘧疾的方式相當(dāng)“高效”：雌蚊產(chǎn)卵時(shí)，需要額外的蛋白質(zhì)，所以，它會(huì)吸取鳥(niǎo)類、爬行類和哺乳類動(dòng)物的血液。如果被它吸血的動(dòng)物攜帶瘧原蟲(chóng)，蚊子就會(huì)染上，下一次再吸血的時(shí)候，就會(huì)傳送到被叮動(dòng)物的血流中。蚊子就是用這種方式每年讓3億人染上瘧疾的。

利用轉(zhuǎn)基因蚊子幫助消滅瘧疾的想法已經(jīng)醞釀很久了。從理論上講，如果你創(chuàng)造出一種更強(qiáng)壯的、不能傳播瘧原蟲(chóng)的蚊子，然后將成千上萬(wàn)的這種轉(zhuǎn)基因蚊子釋放到野外，它們最終能贏得這場(chǎng)生存游戲，替代那些能夠傳播瘧疾的蚊子。然而事實(shí)總是和我們的想象有點(diǎn)出入的。

激活某一基因，讓蚊子對(duì)特定的瘧原蟲(chóng)產(chǎn)生免疫力，并使其失去攜帶這種病原體的能力，這樣的技術(shù)并不困難。在實(shí)驗(yàn)室里，科學(xué)家們開(kāi)啟了蚊子腸胃里控制SM1肽的基因，SM1肽可以阻止蚊子體內(nèi)瘧原蟲(chóng)的發(fā)育。然而，這樣的轉(zhuǎn)基因蚊子似乎體質(zhì)比較弱，因此不能最終在自然環(huán)境中贏得這場(chǎng)生存游戲。

2007年3月，美國(guó)約翰霍?普金斯大學(xué)的一個(gè)研究小組在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一個(gè)研究結(jié)果：研究人員將1200只轉(zhuǎn)基因蚊子和1200只野生蚊子放在一個(gè)裝有感染瘧疾老鼠的籠子里，蚊子開(kāi)始吸血。所以，在實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始時(shí)，轉(zhuǎn)基因蚊子和野生蚊子的混合比例是50/50。科學(xué)家同時(shí)也激活了一個(gè)讓轉(zhuǎn)基因蚊子的眼睛在暗中發(fā)光的基因，這樣，他們可以很容易辨識(shí)出轉(zhuǎn)基因蚊子和普通蚊子。

在九個(gè)產(chǎn)卵周期之后，轉(zhuǎn)基因蚊子和野生蚊子的比例變成70/30。轉(zhuǎn)基因蚊子的生存力慢慢勝過(guò)了野生蚊子。研究人員認(rèn)為，在整體上轉(zhuǎn)基因蚊子可以比野生蚊子體弱，但是由于病原體不能在其體內(nèi)發(fā)育，所以，它們獲得了生存優(yōu)勢(shì)。這似乎能使他們活得更長(zhǎng)，并且比感染了瘧疾的普通蚊子能產(chǎn)更多的卵。

但是，現(xiàn)在還不是釋放抗瘧蚊子種群到野外的時(shí)候。約翰?霍普斯金大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩組蚊子都吸食未感染小鼠的血時(shí)，它們的存活率是相同的。轉(zhuǎn)基因蚊子只在瘧原蟲(chóng)存在時(shí)才有生存優(yōu)勢(shì)，而人們希望它們?cè)跊](méi)有瘧原蟲(chóng)的環(huán)境中也“更強(qiáng)壯”，這樣才能讓轉(zhuǎn)基因蚊子有效地“取代”現(xiàn)有的蚊子，并阻斷瘧疾的傳播。

雖然將抗瘧蚊子釋放到野外還有待時(shí)日，但是抗登革熱的轉(zhuǎn)基因蚊子已經(jīng)被釋放到野外了。人們對(duì)將成千上萬(wàn)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物釋放到自然環(huán)境顯然心存疑慮，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)帶來(lái)廣泛的生態(tài)后果。轉(zhuǎn)基因昆蟲(chóng)所攜帶的致死基因有可能以某種方式轉(zhuǎn)移到其他對(duì)環(huán)境很重要的昆蟲(chóng)上——比如那些參與授粉的昆蟲(chóng)。此外，有了變異基因，蚊子種群可能會(huì)增長(zhǎng)到人類難以承受的數(shù)量水平。或者另一種可能是，瘧原蟲(chóng)或登革熱病毒最終會(huì)適應(yīng)轉(zhuǎn)基因的新寄主，從而讓疾病的傳播繼續(xù)存在下去。