中国科学家几乎完全消灭广州两处蚊子,未来蚊子有望彻底消失吗?

蚊子会灭绝吗?会带来生态学问题吗? [文章: 顶尖学术期刊《自然》:几年前,科学家在广州每周释放的500万只蚊子,后来都怎么样了?] 顶尖学术期刊《自…
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谢邀。

根据《自然》7月18日发表的一篇论文,中国开展的一项田间试验几乎根除了一种会传播疾病的入侵种蚊子。这种方法通过将雌蚊绝育与雄蚊感染相结合,达到了控制蚊媒种群的目的,不仅绿色环保,而且低成本、高效能。论文链接↓

白纹伊蚊(Aedes albopictus)是一种全球性的攻击型蚊子,可传播登革病毒、基孔肯雅病毒、寨卡病毒等。压制白纹伊蚊种群数量的传统策略一直收效甚微。一种控制方法是先利用辐射让雄蚊绝育,再进行野外释放。由于该方法会降低释放雄蚊相对野生雄蚊的生殖竞争力,因此效果并不理想。另一种方法则让雄蚊感染一种名为沃尔巴克氏体(Wolbachia)的共生菌,这些雄蚊与未携带相同沃尔巴克氏体类型的雌蚊交配后会产生不相容现象。但这种方法也存在风险,一旦感染了同型沃尔巴克氏体的雌蚊被意外释放,就会取代本地种群,影响将来基于沃尔巴克氏体的种群压制策略。

中国中山大学一密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心的奚志勇和同事,让蚊子感染了一种结合了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),再对蚊子进行辐射,让可能被意外释放的携带同型沃尔巴克氏体的雌蚊绝育,同时保证辐射水平不会影响雄蚊的生殖竞争力。团队在中国广州开展了一项田间试验,一共释放了数百万只三重感染、受过辐射的蚊子。在两年的时间里,野生蚊子种群几乎全被清除,每年野生蚊种的数量都减少了约83%-94%,且在长达6周内都侦测不到任何蚊子。种群遗传学分析显示,仅剩的蚊子可能是从研究地区之外的地方迁移而来的。

美国乔治城大学的蚊子生态学家Peter Armbruster说,这是目前最为成功的田间试验之一,如果与其他蚊虫控制手段(如杀虫剂)联用,这种双管齐下的方法将是极为强大的蚊媒疾病防治工具。戳右边链接阅读相关文章→World’s most invasive mosquito nearly eradicated from two islands in China

图为携带三种沃尔巴克氏菌菌株的雄性白纹伊蚊,它们即将被释放到试验区域。图片来源:Yajun Wang

谢邀~

针对这一研究BioArt邀请了清华大学医学院,国家杰青程功教授及蔡珍博士进行了点评。

蚊媒病毒传染病是由蚊子叮咬传播给人类及动物宿主的一类烈性疾病,有数百种之多。近些年来,多种蚊媒病毒传染病,包括登革热、寨卡热、西尼罗脑炎、乙型脑炎等,对人类健康产生严重威胁,研究蚊媒病毒的防控方法对于疾病的防治非常重要。给宿主接种疫苗或服用药物是防控蚊媒病毒传染病的重要方法,但疫苗及药物的研发周期长,工作难度大,种类无法覆盖所有蚊媒病毒。因此,通过降低蚊虫种群数量来阻断病毒传播途径是蚊媒病毒防治的根本方法之一。

在该研究中,中山大学奚志勇教授团队联合国际原子能机构、广州威佰昆生物科技有限公司、美国密歇根州立大学、湖南师范大学、广州市疾病预防控制中心、广州大学、南京农业大学、中国疾病预防控制中心、墨尔本大学等单位将两种昆虫防治技术结合起来,发明了昆虫不育-不相容技术IIT-SIT,利用这一新的技术,成功地接近清除了登革病毒、寨卡病毒传播媒介--白纹伊蚊在野外现场的种群。

蚊虫的防控技术包括化学及生物防控,化学防控是指大规模使用化学杀虫剂,如DDT,直接杀灭蚊虫,这一方法导致了蚊虫耐药性及环境污染。生物防控方法是利用杀虫微生物,如苏云金芽孢杆菌BT、真菌直接杀灭蚊虫,然而这一方法的效率较低。近些年昆虫不育技术为蚊虫防治提供了新的思路。一种是基于辐射的昆虫不育技术(The radiation-based sterile insect technique, SIT),这一技术指的是对雄性蚊虫进行射线辐射,诱导其产生不育雄性蚊虫,不育雄蚊与自然界中雌蚊交配,使后代无法发育。另一种是昆虫不相容技术(Incompatible Insect Technique, IIT),这一技术利用的是一种胞内共生菌沃尔巴克氏体Wolbachia,通过向自然界释放携带新型Wolbachia的雄蚊,使其与自然界的雌蚊交配,产下无法发育的卵,进而减少蚊虫数量。然而,当自然界中雌蚊感染了与雄蚊同一种类型的Wolbachia后,IIT技术将无法正常发挥其对蚊虫的防控功能。

自然界中的白纹伊蚊携带两种Wolbachia,wAlbA 和wAlbB。研究人员首先采用人工胚胎注射的方式,将来自骚扰库蚊中的另一种Wolbachia(wPip),转移到白纹伊蚊蚊早期胚胎中,获得了一种新的携带三种Wolbachia菌型(wAlbA 、wAlbB和 wPip)的白纹伊蚊虫株HC。wPip的引入显著性地降低了HC雌蚊水平及垂直传播登革病毒、寨卡病毒的能力,这也表明白纹伊蚊HC虫株可非常安全地用于蚊虫防控。为了减少在释放HC雄蚊过程中少量混杂的HC雌蚊将wPip引入到野生型白纹伊蚊群体中的风险,研究人员又采取了SIT技术,对雌雄分离后的HC蚊蛹进行低剂量的辐射,使混杂在雄蚊中的少量残存HC雌蚊失去繁殖能力,切断wPip随HC雌蚊传播到子代蚊子的途径,同时又不影响HC雄蚊的交配能力。随后,研究团队在广州选取了两个独立的地区进行开放式的野外实验,验证IIT-SIT技术对消灭野外白纹伊蚊的效果。野外实验在广州的蚊季(3月-11月)每周释放三次HC雄蚊,使HC雄蚊与野生雄蚊比例在现场维持在至少5:1,持续2-3年,每周通过捕获点监测白纹伊蚊的数量及卵孵化率。以试验点1为例,首先在该试验点释放HC雄蚊,因早期不育雄蚊产量不足,最终导致55%的白纹伊蚊数量被压制,然后在接下来的2年中,因射线加入,使得产能效率提升,释放足够数量经射线照射的HC雄蚊(IIT-SIT相结合),结果表明白纹伊蚊的孵化的幼虫数年度平均降低降低了超过94%,其中超过13周完全没有卵孵出,同时,野生型雌蚊成蚊数量年度平均降低83%-94%,其中超过6周没有检测到任何雌蚊。

该工作表明,通过在野外释放经IIT-SIT技术改造的HC雄蚊能有效控制野外白纹伊蚊的数量。该工作是本领域里程碑式的工作,作为一种高效的环境友好型技术,IIT-SIT技术将为昆虫防控领域提供新的指导。

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