新技術可使蚊子只生產雄性後代,從而消滅蚊群!
2020年05月16日09:06

  來源:生物探索

  對很多人來說,蚊子可能是最“可惡”的生物。這種纖小的飛蟲,不僅能讓你在炎炎夏日暴跳如雷,還會給人類傳播各種疾病,比如可怕的瘧疾。據統計,2018年全球有2.28億瘧疾病例,40.5萬人因此喪生。

  儘管全球有40多種蚊子能夠傳播瘧疾,但只有雌蚊才會叮咬人類、傳播疾病。也正因如此,長期以來科研人員試圖從雌蚊身上尋找切斷包括瘧疾在內的傳染病的方法。

  對蚊子進行基因改造

  近日,帝國理工學院的研究人員找到了一種有效的“滅蚊”方法。他們利用“基因驅動”技術,對一群岡比亞按蚊(傳瘧媒介之一)進行了遺傳改造,使其繁育出更多的雄性後代,從而影響其種群性別比例,達到消滅瘧疾的效果。相關研究報告於5月12日發表在《Nature Biotechnology》上。

https://doi.org/10.1038/s41587-020-0508-1
https://doi.org/10.1038/s41587-020-0508-1

  該報告的首席作者、帝國理工大學生命科學系首席科學家Andrea Crisanti教授說:“這是一項里程碑式的研究,為科學家開發瘧疾基因載體控製技術,從而消滅瘧疾開闢了一條新路徑。”

  基於CRSPR的遺傳操作,研究人員設計了一種被稱為“男性偏向性畸變基因驅動器(SDGD)”的系統。通過在雄蚊精子生產過程中使用DNA切割酶破壞其X染色體,使其僅能生產雄性後代,並且這些遭到破壞的X染色體能夠以極小的基因頻率進行傳播。

在常染色體上的驅動性性別畸變系統
在常染色體上的驅動性性別畸變系統

  隨後,研究人員在籠養蚊群中驗證了該系統的效果,發現這種只產雄性的基因迅速在蚊群中傳播,並且沒有受到其天然抗性的影響,說明它幾乎是100%遺傳的。

  共同首席作者Drew Hammond博士說,“我們仍在實驗室中測試這些菌株,但是如果基因驅動技術在野外有效,那麼它在消除瘧疾的鬥爭中可能會改變遊戲規則。”

  “基因滅蚊”真的可行嗎?

  事實上,早在2003年,帝國理工學院的科學家們就萌生出要消滅抗藥性蚊子的想法,並開始探索“基因驅動”滅蚊的可能性。2018年,他們在《Nature Biotechnology》發表了一項研究報告介紹了使用 CRISPR 技術傳播雌蚊不育症並使其種群崩潰的經過。

https://doi.org/10.1038/nbt.4245
https://doi.org/10.1038/nbt.4245

  儘管“基因滅蚊”讓人們看到了戰勝疾病的希望,但該舉措的安全性及其對自然界的潛在影響引發了一些學者的擔憂。

  去年,耶魯大學進化生物學家Jeffrey Powell在《Scientific Reports》發表了一項研究報告,評估了巴西投放基因改造蚊子的效果及其影響。該研究指出,“基因滅蚊”可能會導致比其父輩更加強大的“變種蚊”,並造成雌蚊的交配偏向”現象。儘管該結論後來遭到質疑,但關於“基因滅蚊”的爭議卻並未停止。

https://doi.org/10.1038/s41598-019-49660-6
https://doi.org/10.1038/s41598-019-49660-6

  《麻省理工科技評論》雜誌曾就帝國理工學院的實驗發出質疑,“哪個國家、機構或個人有權力去改變影響全世界的自然法則?”

  伊利諾伊州立大學蚊子生態學研究員Steven Juliano則認為,失去一個物種可能是值得的,“原因是人類為此遭受的痛苦太過沉重。”

  不過,還有一個問題值得思考,那就是在消滅一些傳播傳染病的蚊群後,這些疾病真的能就此消失嗎?是否存在病原體轉移到其他生物身上的可能性?

  結語

  目前,全世界大約有3500種蚊子,其中一些種群能夠傳播瘧疾、登革熱、寨卡病毒病等疾病,嚴重危及人類生命健康。據統計,全世界每年約有1百萬人因蚊媒疾病失去生命。利用生物科技手段對一些蚊群進行生存干預,無疑將減少一些疾病的傳播,但是它的長遠效果及其對於生態環境造成的影響尚未可知,研究人員仍需謹慎對待這些問題。

  參考資料:

  [1] A male-biased sex-distorter gene drive for the human malaria vector Anopheles gambiae

  [2] Malaria mosquitoes eliminated in lab by creating all-male populations

  [3] Transgenic Aedes aegypti Mosquitoes Transfer Genes into a Natural Population

  [4] 如果把蚊子從地球上抹掉,會發生什麼?

  [5] 轉基因蚊子試驗惹爭議:想讓蚊子不孕不育,卻產生了新變種?

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