这个季节,对于很多地方来说,最讨厌的蚊子已经开始出没了。
据统计,蚊子每年感染大约7亿人,间接或直接导致约200万至300万人死亡。这比可怕的大白鲨的致死率高十几万倍。
人类已经花了几千年的时间,发明了各种杀死蚊子的方法。罗马人甚至通过排干沼泽来做到这一点。
今天你的家里可能有一个灭虫器。在低收入和中等收入国家,经常可以看到人们喷洒杀虫剂,或者设置用糖作诱饵的粘性陷阱。
但进化是聪明的。它创造了更难杀死的蚊子,从而再次威胁我们。
在撒哈拉以南的非洲以及南美和东南亚的部分地区,我们看到了数量惊人的蚊子,它们能够抵抗杀虫剂。
这对于抗击疟疾等蚊媒疾病造成了严重阻碍。为了根除这些疾病,我们需要新的工具来补充我们已有的工具。
有研究表明,转基因蚊子的技术可以显著减少某些地区携带疾病的昆虫的数量。
这些基因技术最酷的地方在于它们的精确度。准确与否至关重要,因为在3000多种蚊子中,只有5种能导致大多数疟疾。
其中,只有雌性传播这种疾病,因为它们是唯一咬人的 (当它们繁殖需要额外的蛋白质时就会吸血),而雄性只喝花蜜。
基因编辑的前景是,我们可以只消灭特定地区的特定危险蚊子,而不是随意杀死一群蚊子。
这将为我们赢得时间,治愈那里所有的疟疾患者。然后我们可以让蚊子种群在没有寄生虫的情况下回归。
一个令人兴奋的基因编辑技术叫做基因驱动。这个术语涵盖了几种不同的方法,但基本思想是使用CRISPR(基因编辑技术)方法重写继承规则。
正常情况下,对于任何一个给定的基因,有50%的几率父母携带该基因将其传给孩子。
有了基因驱动,这种可能性会达到100%。你给一些蚊子一个编辑过的基因,这个基因可以插入或驱动它们的后代。
当这些蚊子与野生蚊子交配时,它们所有的后代都将拥有经过编辑的基因,随着时间的推移,这种基因将在整个种群中传播。(如图)
科学家们正在使用新的基因编辑工具来创造一种对人类危害较小的蚊子谱系
想象一下,如果蓝眼睛的蚊子只有蓝眼睛的孩子,不管它们伴侣的眼睛是什么颜色。最终,这个种群中的每只蚊子都会有蓝色的眼睛。
你可能还记得生物课上讲过,蚊子的性别部分是由它从父母那里遗传来的性染色体决定的。雌性从双亲各得到一条X染色体;而雄性从母亲那里得到X,从父亲那里得到Y。
2014年,伦敦帝国理工学院(Imperial College London)和西雅图的弗雷德·哈钦森中心(Fred Hutchinson center)的科学家们在雄性蚊子体内编辑了一种蛋白质,使其能够分解精子中的X染色体。
因此,雄性主要传递Y染色体,所以他们的后代大部分是雄性。由于基因驱动,这些后代也会有编辑过的蛋白质,所以他们的大多数孩子将是男性。
在几代之内,雄性和雌性的比例失衡,最终物种在那个地区灭绝。
还有一种做法涉及到双性生殖基因,在蚊子体内,双性生殖基因与性别染色体一起工作,以确定昆虫是雄性还是雌性。
去年,伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的研究人员发现,拥有编辑过的双性生殖基因的雌性会发育出雄性和雌性器官的混合体。
它们无法繁殖,因此种群数量减少;而且它们不能吸血,所以它们不会传播寄生虫。
双性同体编辑不会影响雄性,但由于基因驱动,它们会将其传递给后代,这就是双性同体在种群中不断传播的方式。
研究表明,基因驱动技术在实验室中是有效的。当帝国理工学院的研究人员将150只携带双性生殖基因编辑器副本的雄性蚊子放在一个小笼子里,里面关着450只野生型蚊子,蚊子种群在几个月内就灭绝了(大约10代)。
同样性别偏见编辑也得出了类似的结果。他们希望下一步是在更大的笼子里进行测试,最终得到政府的许可在户外进行。
不过这样的做法存在一些问题,如果某种蚊子开始死亡,对食物链有什么影响?我们需要引进多少种转基因昆虫?我们需要多长时间才能消灭蚊子?。
这些蚊子如果真的投放了,监管也会是大问题,毕竟蚊子并不完全尊重国界。
这会是根除疟疾的一种更重要的武器吗?还是会创造更大的问题?