蚊子及其叮咬带来的瘙痒不仅仅是一种烦恼。它们传播具有致命后果的危险病毒——使它们成为地球上最致命的动物。这是埃及伊蚊和白纹伊蚊导致疾病爆发的蚊子种类登革热病毒,寨卡病毒,黄热病病毒和基孔肯雅病毒,负责超过1亿人类病例每年在世界各地。他们是扩大他们的栖息地世界各地作为全球气候变暖,让他们接触更多潜在的受害者免疫力下降,易感性增加这些蚊子传播的病毒。
疫苗可以一次为接受者提供对其中一种或两种病毒的免疫力。但还有另一种方法可以应对这些疾病:消灭昆虫。针对整个蚊子种群或它们传播疾病的能力,会同时针对所有这些病毒。
随着美国进入另一个蚊子季节,美国的蚊子控制区佛罗里达和加利福尼亚州正在准备对抗蚊子的新策略以及它们传播的病毒。他们正在尝试两种新的蚊子管理方法中的一种,这种方法是由一种叫做“蚊子”的细菌实现的。皮皮恩沃尔巴克氏菌。
一种细菌,它是我们敌人的敌人
沃尔巴克氏体是世界各地昆虫中天然存在的细菌。它们生活在宿主生物体的细胞内。从那里开始,沃尔巴克氏体能够以多种方式操纵宿主——比如增加鸡蛋数量主机放置甚至改变主人的性别通过操纵荷尔蒙从男性变成女性。
研究人员在 2008 年发现沃尔巴克氏体在果蝇中保护宿主免受果蝇病毒的侵害。这种认识让他们想知道:可以吗?沃尔巴克氏体也保护埃及伊蚊蚊子来自引起人类疾病的病毒吗?
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埃及伊蚊蚊子自然不会携带沃尔巴克氏体。但与果蝇研究一致的是,当研究人员感染时埃及伊蚊在实验室里,它们携带的病毒重复较少。蚊子体内携带疾病的病毒的传染性片段较少,意味着疾病传播受到限制——当蚊子以猎物为食时,疾病传播的可能性较小。
研究人员在澳大利亚, 这美国和其他地方目前正在调查原因沃尔巴克氏体限制病毒。有些假设沃尔巴克氏体改善了蚊子对病毒的免疫力,而其他研究,包括我自己的研究,表明沃尔巴克氏体 窃取关键营养素病毒需要。两者都可能是真的。
现在真正需要采用这一策略的是激励现场试验释放沃尔巴克氏体- 世界多个地区的蚊子受到感染。
矢量能力:女性方法
只有雌性蚊子才会叮咬并传播病毒。因此,减少病毒传播的最有效方法是限制雌性蚊子体内的病毒。
沃尔巴克氏体细菌从母亲传给后代。如果你介绍沃尔巴克氏体-将雌性蚊子感染给一个种群,所有后代都会感染沃尔巴克氏体– 因此传播致病病毒的可能性较小。
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该策略被使用于消除登革热该计划是一个非营利性合作项目,雇用了世界各地的七个研究机构。在试验区,消除登革热已成功纳入沃尔巴克氏体进入蚊子种群。
在这种背景下,一个有趣的方面埃及伊蚊行为是他们不去远行的倾向。事实上,高速公路就足以成为障碍防止蚊子传播。当研究人员在一个城市或城镇设立释放点时,他们不会看到蚊子传播到其他地区。
这允许进行对照研究,以及仅在获得批准的情况下释放这些蚊子。有限的传播和使用的孤立地点是造成这种情况的重要因素。允许在美国释放蚊子的决定。
消除登革热在美国尚未积极开展相反,美国正在采取不同的方法,寻找雄性而不是雌性蚊子。
人口控制:男性方法
灭蚊伴侣是一家由医学昆虫学家斯蒂芬·多布森 (Stephen Dobson) 在列克星敦肯塔基大学创办的公司。与合作伙伴佛罗里达群岛蚊子控制区,他们开始了释放40,000沃尔巴克氏体-已感染 今年春天每周有雄性蚊子。
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该策略依赖于一种称为细胞质不相容性 (CI)以减少蚊子数量。当雄性蚊子感染了沃尔巴克氏体与未受感染的雌性交配。因为沃尔巴克氏体是通过雌性卵子传播的,会产生后代沃尔巴克氏体-自由的。但沃尔巴克氏体已经改变了父亲精子的DNA,只有在受精卵成熟的情况下,后代才能存活沃尔巴克氏体。由于受感染的男性只会接触自然发生的病毒沃尔巴克氏体- 没有种群,它们的后代会在胚胎发育过程中死亡——卵子不会孵化。
不幸的是,对于蚊子来说,雌性蚊子将精子储存在体内,以便不断地使卵子受精。这意味着雌性蚊子的第一配偶将是其所有后代的父亲。因此,即使雌性再次交配,一旦她与雄性交配沃尔巴克氏体- 受感染的雄性,她所有的后代都将无法存活。
佛罗里达群岛蚊区的袭击并不限于只有一种方法。超过沃尔巴克氏体和更传统的策略,他们还与奥克西泰克,一家基因工程公司。与 MosquitoMate 一样,Oxitec 也释放雄性蚊子。但是,代替沃尔巴克氏体, Oxitec 对蚊子进行了基因改造含有导致后代死亡的自限性基因。
目标保持不变:将雄性释放到与雌性交配的环境中,导致所有后代死亡,最终导致蚊子数量锐减。
男性和女性的策略有一个共同的目标
每个沃尔巴克氏体蚊子策略有其优点:雌性蚊子策略影响广泛,应能直接减少疾病传播。雄性策略有效地减少了当地蚊子的数量,而不释放雌性滋扰蚊子。
雄性蚊子释放策略是一个重要的“立即”解决方案,但它们需要每年进行一次成本高昂的释放,因为雄性蚊子 - 带有 MosquitoMate 的沃尔巴克氏体或 Oxitec 的自限性基因 – 无法将其关键性状遗传给下一代。当这些雄性没有被释放时,具有生育能力的野生雄性将与雌性交配,种群数量将会反弹。
消除登革热的雌性释放策略是长期可持续的,但需要进行广泛的监测以确保蚊子的最初定殖。虽然 MosquitoMate 和 Oxitec 没有透露其成本,但 Eliminate Dengue 希望以每人约 1 美元。
部分市民已提倡反对此类蚊子释放计划尤其是当蚊子经过基因改造时,例如 Oxitec 的转基因昆虫。虽然美国农业部收到Oxitec 计划有 2,600 条回复,只有 1 条回复已就 MosquitoMate 的非转基因战略提起诉讼。
在美国,蚊子控制区正在采取谨慎的态度。他们首先在小范围内尝试两种非永久性男性策略。佛罗里达群岛将对斯托克岛释放地点的蚊子进行为期 12 周的评估。我们应该知道男性的效果如何沃尔巴克氏体-到夏末,受感染的蚊子数量将会减少。