驅(qū)蚊的科學(xué)現(xiàn)代時(shí)

黃曉東

最近，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員聲稱，已經(jīng)從埃及伊蚊身上找到了決定蚊子性別的基因——“Nix”，并已用它來(lái)改變雌蚊的性器官。研究人員把Nix基因注入到蚊子的胚胎中，超過(guò)2/3的雌蚊長(zhǎng)出了雄性生殖器和睪丸。隨后，研究小組又把Nix基因從雄蚊身上移除;之后，它們長(zhǎng)出了雌性生殖器。

科學(xué)家早就知道，有一種基因控制著蚊子的性別，但是沒(méi)有人能找到這種基因。弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員通過(guò)大量分析，找到了這種天然存在于雄蚊體內(nèi)的基因。接著，他們利用CRISPR-Cas9這種基因編輯工具使該基因在雄蚊體內(nèi)失活，令其長(zhǎng)出了雌蚊的性器官。這項(xiàng)研究為控制蚊子的繁育提供了科學(xué)依據(jù)和可能，即可以將雌蚊轉(zhuǎn)化成無(wú)害的雄蚊。但研究人員認(rèn)為，他們的方法目前尚不完善，可能還需要幾年的時(shí)間去優(yōu)化。

轉(zhuǎn)基因滅蚊法

其實(shí)，科學(xué)家一直都嘗試在基因?qū)用嫔蠈ふ医档臀米游：Φ霓k法，基因技術(shù)的蓬勃發(fā)展也為將科學(xué)家的想象力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。早在15年前，媒體就報(bào)道了第一只轉(zhuǎn)基因蚊子的誕生，英國(guó)科學(xué)家為蚊子植入了新的基因，使蚊子的免疫系統(tǒng)對(duì)瘧原蟲(chóng)展開(kāi)攻擊，從而抑制瘧疾的傳播。

近幾年，不斷有各種新的設(shè)想被付諸實(shí)驗(yàn)。例如，在2014年發(fā)表的一篇論文中，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種新的基因方法來(lái)防治瘧疾，該方法可使蚊子不再繁殖出雌性后代。

我們知道，雄性精子中的X染色體可以決定它的后代為雌性，針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，研究者把一種名為I-PpoI的DNA切割酶植入了雄性岡比亞按蚊體內(nèi)。如此一來(lái)，雄性岡比亞按蚊所攜帶的X染色體幾乎全被剔除。這就意味著，經(jīng)過(guò)基因處理的雄蚊的后代幾乎都是雄性的。數(shù)據(jù)顯示，在第一次實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，蚊子所繁殖的后代中95%是雄蚊。隨后，研究人員從野外抓捕了5 群岡比亞按蚊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果有4群蚊子在經(jīng)過(guò)6代繁育后，因?yàn)椴辉俜庇龃莆枚鴾缃^。

或許，這種讓蚊子徹底“斷送香火”的做法有點(diǎn)殘忍;那么，接下來(lái)，科學(xué)家的策略就顯得“人性化”多了。科研組使用了一項(xiàng)名為鋅指核酸酶的技術(shù)，用結(jié)合蛋白質(zhì)破壞蚊子體內(nèi)的orco基因。orco是一個(gè)編碼蚊子體內(nèi)嗅覺(jué)受體的基因，當(dāng)orco產(chǎn)生突變時(shí)，蚊子就不會(huì)再組建嗅覺(jué)受體。這相當(dāng)于破壞了它們的嗅覺(jué)，使蚊子不再把人當(dāng)成攻擊目標(biāo)。甚至，它們對(duì)避蚊胺的氣味也變得毫不在意。

針對(duì)“鼻子”做文章

對(duì)于蚊子來(lái)說(shuō)，嗅覺(jué)極為重要，是其覓食、吸血、尋偶、產(chǎn)卵的依靠。蚊子的觸角是感受氣味的主要器官。雌性岡比亞按蚊的觸角具有4種類型的薄壁感受器，分別為毛形感受器、錐形感受器、腔錐形感受器和瓶形感受器。

電生理和行為學(xué)研究表明，感受氣味分子的感受器主要是毛形感受器和錐形感受器，其中，毛形感受器對(duì)人體氣味微量物質(zhì)具有很強(qiáng)的敏感性;錐形感受器是僅次于毛形感受器的另一類重要的嗅覺(jué)感受器，對(duì)人體散發(fā)在空氣中的重要物質(zhì)——乳酸和氨類具有很強(qiáng)的敏感性。腔錐形感受器和瓶形感受器是溫度感受器，可以感知人體周圍空氣的溫濕梯度。

環(huán)境中的氣味分子進(jìn)入感受器，在感受器中運(yùn)輸或擴(kuò)散開(kāi)，當(dāng)氣味分子與受體蛋白結(jié)合以后，便激活了神經(jīng)元的一系列活動(dòng)，最終使蚊子感知到氣味，整個(gè)過(guò)程除了氣味受體結(jié)合蛋白以外，還有嗅覺(jué)受體蛋白和氣味降解酶等的參與。這也是為什么蚊子對(duì)出汗多的人“情有獨(dú)鐘”，那是因?yàn)楹挂褐械娜樗帷鳖惖然衔镉绕淙菀妆晃米痈兄?/p>

因此，很多研究者傾向于制造出一種化學(xué)物質(zhì)（驅(qū)避劑），讓包括蚊子在內(nèi)的昆蟲(chóng)嗅到后產(chǎn)生驅(qū)避效應(yīng)，不敢接近人體。正因?yàn)槲米邮潜蝗梭w熱量和呼出的二氧化碳以及體味（主要包括乳酸、1-辛烯-3-醇）所強(qiáng)烈吸引而搜尋到宿主的;所以，幾乎所有蚊蟲(chóng)驅(qū)避劑都是通過(guò)影響蚊子的嗅覺(jué)感知機(jī)制，進(jìn)而誘導(dǎo)蚊子的驅(qū)避行為。驅(qū)避劑可以從植物的莖、葉、花、果中提取，也可以用化學(xué)方法合成。

從避蚊胺到VUAA1

避蚊胺是美國(guó)農(nóng)業(yè)部在20世紀(jì)開(kāi)發(fā)的一種化學(xué)驅(qū)蚊產(chǎn)品，其驅(qū)蚊效果得到國(guó)際公認(rèn)。近年來(lái)，有人把避蚊胺制成微膠囊，避蚊胺分子會(huì)從微膠囊的孔道中釋放出來(lái)，這樣既可以延長(zhǎng)產(chǎn)品使用時(shí)間，又能減少人體皮膚對(duì)避蚊胺的吸收。近幾年，紡織專家將包裹有驅(qū)蚊劑的微膠囊附著在纖維上，這樣就可以生產(chǎn)制造出具有驅(qū)蚊功能的衣物。

但也有研究表明，當(dāng)人體有復(fù)雜氣味存在時(shí)，避蚊胺反而會(huì)顯著增強(qiáng)蚊子向宿主飛行的概率。美國(guó)科學(xué)家新開(kāi)發(fā)的代號(hào)為VUAA1的化學(xué)分子，不僅驅(qū)蚊效果是避蚊胺的1000倍，而且還闡釋了一種全新的驅(qū)蚊機(jī)制。

以避蚊胺為代表的傳統(tǒng)驅(qū)蚊機(jī)制，都是讓蚊子優(yōu)先聞到驅(qū)避劑，借以掩飾人體氣味。蚊子聞到驅(qū)避劑后，便主動(dòng)避開(kāi)。VUAA1的作用在于，它能激發(fā)蚊子嗅覺(jué)系統(tǒng)中的受體蛋白產(chǎn)生一系列反應(yīng)，從而使蚊子基本喪失嗅覺(jué)分辨能力，無(wú)法正常搜尋到人體。

現(xiàn)代科學(xué)在防治蚊子危害方面，進(jìn)行了許多創(chuàng)造性的嘗試。不過(guò)，歷史上曾經(jīng)有很多雄心勃勃的科學(xué)計(jì)劃在人們的翹首企盼中沒(méi)了下文。研究人員認(rèn)為，他們的方法目前尚不完善，可能還需要幾年的時(shí)間優(yōu)化;但這至少也給控制蚊子及其所帶來(lái)的傳染病的努力提供了新的希望。

【責(zé)任編輯】趙 ?菲