驅蚊的科學現代時

文/黃曉東

?

探索·科技

驅蚊的科學現代時

文/黃曉東

美國弗吉尼亞理工大學的研究人員聲稱，已經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2/3的雌蚊呈現出了雄性性征。隨后，研究小組又把Nix基因從雄蚊身上移除，之后，它們呈現出了雌性性征。

科學家早就知道，有一種基因控制著蚊子的性別，但是沒有人能找到這種基因。弗吉尼亞理工大學的研究人員通過大量分析，找到了這種天然存在于雄蚊體內的基因。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失活，令其長出了雌蚊的性器官。這項研究為控制蚊子的繁育提供了科學依據和可能，即可以將雌蚊轉化成無害的雄蚊。但研究人員認為，他們的方法目前尚不完善，可能還需要幾年的時間去優化。

轉基因滅蚊法

其實，科學家一直都嘗試在基因層面上尋找降低蚊子危害的辦法，基因技術的蓬勃發展也為將科學家的想象力轉化為現實提供了物質基礎。早在15年前，媒體就報道了第一只轉基因蚊子的誕生，英國科學家為蚊子植入了新的基因，使蚊子的免疫系統對瘧原蟲展開攻擊，從而抑制瘧疾的傳播。

近幾年，不斷有各種新的設想被付諸實驗。例如，在2014年發表的一篇論文中，英國帝國理工學院的研究人員開發出了一種新的基因方法來防治瘧疾，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，針對這個特點，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。如此一來，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，經過基因處理的雄蚊的后代幾乎都是雄性的。數據顯示，在第一次實驗室試驗中，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群岡比亞按蚊進行實驗，結果有4群蚊子在經過6代繁育后，因為不再繁育出雌蚊而滅絕。

或許，這種讓蚊子徹底“斷送香火”的做法有點殘忍，那么，接下來，科學家的策略就顯得“人性化”多了。科研組使用了一項名為鋅指核酸酶的技術，用結合蛋白質破壞蚊子體內的orco基因。orco是一個編碼蚊子體內嗅覺受體的基因，當orco產生突變時，蚊子就不會再組建嗅覺受體。這相當于破壞了它們的嗅覺，使蚊子不再把人當成攻擊目標。甚至，它們對避蚊胺的氣味也變得毫不在意。

針對“鼻子”做文章

對于蚊子來說，嗅覺極為重要，是其覓食、吸血、尋偶、產卵的依靠。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，毛形感受器對人體氣味微量物質具有很強的敏感性；錐形感受器是僅次于毛形感受器的另一類重要的嗅覺感受器，對人體散發在空氣中的重要物質——乳酸和氨類具有很強的敏感性。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。

環境中的氣味分子進入感受器，在感受器中運輸或擴散開，當氣味分子與受體蛋白結合以后，便激活了神經元的一系列活動，最終使蚊子感知到氣味，整個過程除了氣味受體結合蛋白以外，還有嗅覺受體蛋白和氣味降解酶等的參與。這也是為什么蚊子對出汗多的人“情有獨鐘”，那是因為汗液中的乳酸、氨類等化合物尤其容易被蚊子感知。

因此，很多研究者傾向于制造出一種化學物質（驅避劑），讓包括蚊子在內的昆蟲嗅到后產生驅避效應，不敢接近人體。正因為蚊子是被人體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）所強烈吸引而搜尋到宿主的，所以，幾乎所有蚊蟲驅避劑都是通過影響蚊子的嗅覺感知機制，進而誘導蚊子的驅避行為。驅避劑可以從植物的莖、葉、花、果中提取，也可以用化學方法合成。

從避蚊胺到VUAA1

避蚊胺是美國農業部在二十世紀開發的一種化學驅蚊產品，其驅蚊效果得到國際公認。近年來，有人把避蚊胺制成微膠囊，避蚊胺分子會從微膠囊的孔道中釋放出來，這樣既可以延長產品使用時間，又能減少人體皮膚對避蚊胺的吸收。近幾年，紡織專家將包裹有驅蚊劑的微膠囊附著在纖維上，這樣就可以生產制造出具有驅蚊功能的衣物。

但也有研究表明，當人體有復雜氣味存在時，避蚊胺反而會顯著增強蚊子向宿主飛行的概率。美國科學家新開發的代號為VUAA1的化學分子，不僅驅蚊效果是避蚊胺的 1000倍，而且還闡釋了一種全新的驅蚊機制。

以避蚊胺為代表的傳統驅蚊機制，都是讓蚊子優先聞到驅避劑，借以掩飾人體氣味。蚊子聞到驅避劑后，便主動避開。VUAA1的作用在于，它能激發蚊子嗅覺系統中的受體蛋白產生一系列反應，從而使蚊子基本喪失嗅覺分辨能力，無法正常搜尋到人體。

現代科學在防治蚊子危害方面，進行了許多創造性的嘗試。不過，歷史上曾經有很多雄心勃勃的科學計劃在人們的翹首企盼中沒了下文。研究人員認為，他們的方法目前尚不完善，可能還需要幾年的時間優化，但這至少也給控制蚊子及其所帶來的傳染病的努力提供了新的希望。