轉基因技術顯身手：讓蚊子來對抗傳染病

        加勒比海上的開曼群島風景秀麗，是著名的旅游勝地之一。2011年，這里迎來一批陌生的客人，它們是由英國Oxitec公司和牛津大學的科學家合作培育出的一批轉基因蚊子。科學家們希望在開曼群島上檢驗自己的研究成果。為什么要培育這些轉基因蚊子呢?因為它們也許對付困擾人類幾百年的傳染病登革熱的新希望。

　　登革熱和蚊子

　　登革熱是一種由病毒引起的疾病，病人的骨骼和關節會出現極其劇烈的疼痛，所以登革熱還有個別名叫斷骨熱。更嚴重的是，有些登革熱病人會出現全身出血的嚴重情況，可能導致死亡。對于登革熱的發病機制，科學家還沒有研究得很清楚，人類也沒有針對登革熱的疫苗和特效藥。21世紀以來，登革熱在全世界的發病率有增高的趨勢，世界衛生組織估計，每年全球會出現5000萬至1億登革熱患者，其中大約25000人失去了生命。

　　不過，登革熱病毒也有弱點：它只能通過蚊子感染人類。所以，如果能夠有效地控制蚊子的數量，就能預防登革熱的大規模流行。說起來容易做起來難，有效地殺滅蚊子是一件困難的工作。蚊子繁殖速度極快，1只蚊子一次可以產好幾百顆卵。它的幼蟲孑孓可以在幾乎任何有水的地方生存。蚊子可以在池塘和積水的土地中產卵，也可以滋生于城市中的下水道，地漏，植物盆栽乃至馬桶，甚至積水的易拉罐和雞蛋殼中也能找到孑孓的蹤跡。尤其在一些發展中國家的城市和農村，要杜絕這些蚊子需要的繁殖條件是一件不可能完成的任務。

　　殺蟲劑是常見的控制蚊子的方法，不過殺蟲劑往往特異性不高，會對包括人類在內的其它動物產生副作用，也會破壞環境。當蚊子對殺蟲劑產生抗性以后，殺蟲劑的效率會越來越低，使用量也會越來越大，引起很多問題。

　　轉基因技術顯身手

　　科學家一直在尋找更加具有針對性，也不那么容易產生抗性的滅蚊方法。雄性不育技術就是一種不錯的辦法。上世紀30年代左右，兩位美國昆蟲學家想出了一個好主意：如果能培育出可以夠交配卻沒有能力繁衍后代的害蟲，再把它們用適當的方法釋放到環境中去，也許就能減少自然界中下一代害蟲的數量。

　　如何才能培育出這樣的“不育”蚊子呢?直到上世紀80年代左右，常見的方法是利用射線處理蚊子，以此得到失去繁殖能力的品種。對于蚊子的基因來說，射線就好象一架架缺乏制導技術的大型轟炸機，可以狂轟濫炸，但是卻并不精確。所以，雖然生殖細胞對射線更敏感，但是射線引起的突變大體還是隨機的。經過處理的蚊子，有些生育能力可能并沒有變化，有些可能立刻就死亡了，還有一些雖然產生了不育的突變，但是也失去了交配能力，沒法和野生的雄性蚊子競爭。所以，科學家們需要從經射線處理產生的很多千奇百怪的突變體中篩選出他們需要的品種。總的來說，用射線處理的效率不是很高。

　　從2000年開始，科學家嘗試通過轉基因技術來改造雄性蚊子。相對于比較盲目的射線處理方法，轉基因技術更像是一把精確的手術刀。如果說射線處理只是隨機地改變蚊子的基因組，那么轉基因技術則可以根據科學家的需要，把某種特殊的基因轉入蚊子的基因組，而幾乎不影響無關的基因。所以，轉基因技術比隨機突變的可控性更強，也更有效。

　　不過，利用轉基因蚊子來控制蚊群的最大困難在于，人工培育出的轉基因蚊子在不能產生后代的同時，本身必須很有生命力，要能很好的存活和交配，而且還需要從釋放地點擴散到較大的區域。如果一種轉基因蚊子品種競爭不過自然存在的蚊子，就會很快被自然選擇淘汰，達不到控制蚊子的目的。科學家在2000年作出的努力就失敗了，他們培育出的轉基因雄蚊的生活能力不強，放到野外以后就會很快死光。

　　“生產毒藥的流水線”

　　2009 年，轉機終于出現。英國Oxitec公司和牛津大學的科學家合作，在登革熱傳播的“罪魁禍首”埃及斑蚊體內，插入了一個DNA片段。如果說蚊子體內的 DNA是一個可以不斷生產蛋白質的巨大工廠，那么這個DNA片段就像是工廠中一個車間的負責人，他的工人們可以持續不斷地生產一種對蚊子幼蟲有毒的產品。如果這位負責人收到了停產的指示，他就會指揮工人關掉機器，停止流水線，貼上封條。在這里，“停產的指示”是一種抗生素。當科學家加入這種抗生素時，“車間負責人”就收到了信號，不再生產“幼蟲毒藥”。所以，這種抗生素實際上起到一個“解毒劑”的作用。在實驗室里，科學家用含有這種抗生素的培養基培養蚊子的幼蟲，就好象在幼蟲體內的“毒藥流水線”上貼上了封貼。如果把轉基因的成年雄性蚊子放到野外環境里，它們就可以自由地和野生的雌蚊交配并產卵。在野外孵化出的蚊子幼蟲因為不能接觸抗生素，所以無法活到成年階段。科學家還聰明地在轉基因蚊子的基因組里加入了一個熒光蛋白的基因，在特定的顯微鏡下，轉基因的蚊子可以發出熒光，這樣就可以幫助區分出轉基因的蚊子和非轉基因的蚊子。

　　2012年，英國科學家們又發現了一個更好的辦法，在埃及斑蚊體內，存在著另外一個車間，這個車間負責生產幫助雌性斑蚊飛行的“產品”。只有在雌性斑蚊和飛行相關的肌肉里，這些產品才能被生產出來。在雄性斑蚊內，這種特殊的車間一直被貼著封條，從不工作。于是科學家通過轉基因技術，強行讓埃及斑蚊體內的這個特殊車間同時生產“毒藥”以及可以接受接受“停產指示”。在雄性埃及斑蚊體內，因為這個車間不工作，所以毒藥不能被生產出來，也就不能起作用。但是在雌性斑蚊的控制飛行的肌肉細胞中，“毒藥”基因車間的控制下不斷地生產“毒藥”，殺死肌肉細胞，讓斑蚊失去飛行能力。在實驗室條件下，如果用抗生素喂養轉基因的雌性埃及斑蚊，車間收到停產指示，不生產“毒藥”，讓蚊子保留飛行的能力。當這些蚊子被釋放到野外以后，不再接觸到抗生素，車間的封貼被揭開，工人開始上班，機器開始運作，“毒藥”開始生產，雌蚊控制飛行的肌肉細胞會很快被殺死，雌蚊也就喪失了飛行能力。

　　對于野生的雌蚊來說，喪失飛行能力就意味著死亡，一個主要的原因是新孵化出的成蟲無法脫離幼蟲生長的水環境。而且如果不能飛，雌蚊會更容易被天敵捕食，也無法交配或者叮咬動物。通過這種方法產生的雄性蚊子，雖然不會死亡，但是體內帶著貼著封條的 “毒藥”車間，而且，它可以通過遺傳作用把這個致命的車間傳給自己的雌性后代。一旦進入雌蚊體內，車間的封條就被揭下，“毒藥”開始生產。所以，通過轉基因技術培育出的雄性蚊子可以和野外的雌蚊交配，生出的雌蚊會在成年之前死亡，生出的雄蚊卻可以存活并且通過交配繼續產生雌性致死的后代。因為雄性蚊子不會叮咬動物和人類，所以這些轉基因雄蚊不僅可以起到幫助蚊群“斷子絕孫”的作用，而且還不會威脅到人類健康。目前，這種轉基因蚊正在實驗室中進行檢驗。

　　野外實驗初見成效

　　Oxitec 公司早一些時候研發出來的那種轉基因埃及斑蚊品種已經完成了實驗室的檢驗，開始進行野外試驗。這種轉基因蚊的后代會在幼蟲期死亡，類似的，用抗生素培養幼蟲則可以讓它們正常發育，不過如果把成年的轉基因雄蚊釋放到環境中去，這些轉基因的雄蚊和野生雌蚊交配以后產生的后代就會因為不能接觸到抗生素而死亡。法國巴斯德研究所和馬來西亞醫學研究所都對這個轉基因蚊子的品系進行了檢測，研究發現它的性狀非常穩定，可以至少保持60代。而且，和野生的蚊子相比，轉基因蚊的生命，發育時間，產卵數量都沒有減少，說明它有相當的競爭力。

　　2009年，Oxitec公司在南亞的大開曼島上釋放了轉基因雄蚊。在結果良好的情況下，去年的5月和10月，研究人員進行了更大規模的釋放。300萬只在實驗室中被培育出的轉基因埃及斑蚊進入開曼群島的野生環境中。實驗結果很不錯，轉基因雄蚊有很強的競爭力，野生雌蚊交配對象的50%都是人工培育出的轉基因雄蚊。在實驗進行至6個月后，開曼群島上的蚊子數量已經下降了 80%。

　　通過培育轉基因蚊子來控制蚊群有這么幾個好處，首先，這是一種效率很高的滅蚊方法。雄性蚊子尋找雌蚊的能力可比人類要高明得多，有它們幫忙找雌蚊，就不用我們人類多操心了。而且，這種方法的精確度和特異性很高。雄性埃及斑蚊只會和同種的雌性交配，不太可能誤傷其它物種，所以更加安全，對環境也更友好。另外，這種方法可以讓那些不太富裕的國家和人受益。

　　下一步，研究人員準備對開曼群島的環境做一個更加長期的評估，而且需要進行更大規模的檢驗，并且需要聯合其它滅蚊方法來尋找最合適的策略。一些人擔心轉基因蚊子會影響生態環境，這種擔心在現在看來并沒有足夠充分的證據。相對于人類已有的控制滅蚊的手段，例如大規模地噴灑殺蟲劑，釋放轉基因蚊子看起來是一種更加保險的策略，更何況在大規模使用之前，它將被嚴格地進行檢驗。