广州为何要向野外释放500万只蚊子?

我是如风 2023-06-17 21:16:44

l 前言

在2022年5月,广州放飞了500万只“沃尔巴克氏体”细菌的雄性亚洲虎蚊,目的是利用生物防治手段,实现“以蚊治蚊”,即将工繁育的“绝育”雄蚊放飞到自然界中,去与雌蚊交配,交配后的雌蚊所产卵难以孵化,最终达到大面积灭蚊的效果。

本文将深度揭秘这一“黑科技”,带你走进生物防蚊的世界。

l “沃尔巴克氏体”细菌灭蚊的理论基础是是什么?

我国中山大学的奚志勇教授团队认为,利用“沃尔巴克氏体”细菌防治蚊子是一种具有潜力的生物防治方法,可以在控制蚊虫数量的同时减少对环境和人类健康的危害。

沃尔巴克氏体作为一种革兰阴性胞内共生菌,它本身具备具胞质不相容的特性,并且该菌体可以经卵传递。

胞质不相容(cytoplasmic incompatibility,CI)是指雄蚊感染沃尔巴克氏体后,与正常雌蚊交配后,雌蚊能够正常产卵,但所产卵由于携带沃尔巴克氏体细菌导致不孵化;而雌蚊感染沃尔巴克氏体细菌后,所产后代都携带沃尔巴克氏体的现象。

下面一张图标可以帮你梳理此逻辑:

图片资料来自:《尔巴克氏体(Wolbachia)结合昆虫绝育技术 控制白纹伊蚊种群》

在这里你可能会有疑问,这么多的携带“沃尔巴克氏体”细菌的雄性蚊子是从哪里繁殖出来的?

l 目前我国培育蚊子的生物“工厂”

其实早在2017年,一位名叫王慧的南方日报记者曾经发表过名为《蚊子工厂,让蚊子绝后》的新闻摄影专题,为大家介绍了位于我国广东的“蚊子工厂”,在当时引起了大家极大的关注,并且王慧此次摄影专题荣获第二十七届中国新闻奖三等奖的好成绩。

图为位于广州的“蚊子工厂”实验室一隅

这家“蚊子工厂”截至今日还在源源不断的产出蚊子,广州在2022年5月,广州放飞了500万只“沃尔巴克氏体”细菌的雄性亚洲虎蚊就产出于此。

l "500"万只是随机数字吗?释放策略到底是如何制定的?

首先可以肯定的说,“500”万只这个数字并不是随机的,而是通过数学模型测算的结果。

在2015年,中山大学的奚志勇教授就开始带领团队在田间进行大规模的试验以观察压制野外蚊群的效果,

研究结果发现,在最初短时间内压制效果非常显著,达到70%以上;但是随着持续释放,压制效果一直稳定在90%左右而再无显著提升,这显然与实现完全根除野外蚊子的目标存仍然在着一定的差距。

越来越多学者开始关注到蚊子传播动力学行为的研究上来,这不单单是生物医学家的领域,更是实现了生物学家与数学家们的跨界合作。数学家们提出多个模型来研究探讨该问题,他们认为,在制定放飞策略时,应关注到:

A、携带“沃尔巴克氏体”细菌的雄蚊成功扩散到整个蚊群的阈值

B、在蚊群中稳定的频率阈值

C、在蚊群稳定所需的时间

三方面问题,这些为放飞蚊子的数量提供了理论依据。

图片资料来源于:《基于沃尔巴克氏菌的蚊子种群和蚊媒疾病的动力学行为及其控制策略研究》

l “种群压制”和“种群替换”

目前,在沃尔巴克氏体生物防治蚊子的策略中存在两种应用模式,分别是作“种群压制”和“种群替换”。

A、种群压制

种群压制旨在通过释放带有 Wolbachia 菌株的不育雄蚊来压制野生蚊子种群的数量。这种方法利用 Wolbachia 菌株对雄性蚊子的杀灭或不育作用,使得野生雌性蚊子与具有 Wolbachia 菌株的不育雄蚊交配后,不能产生后代,从而减少野生蚊子种群的数量。在这个过程中,不育雄蚊的数量必须足够多,以覆盖整个区域的野生蚊子种群,并且释放的不育雄蚊必须能够成功与野生雌蚊交配。

B、种群替换

种群替换旨在通过释放带有 Wolbachia 菌株的雄蚊和雌蚊,将具有有益基因的 Wolbachia 菌株传递给野生蚊子种群,从而替换掉野生蚊子种群中的有害基因,并降低传染病的传播。这种方法要求 Wolbachia 菌株具有诱导孤雌生殖的能力,从而能够在野生蚊子中传递下去。此外,种群替换还需要考虑野生蚊子种群的数量和分布等因素,以确保 Wolbachia 菌株能够成功传播并替换野生蚊子种群中的有害基因。

目前我国广州释放500万只“沃尔巴克氏体”细菌的雄性亚洲虎蚊案例中采取的就是“种族压制”策略。

图片来源于:《沃尔巴克氏体控制媒介伊蚊的应用及前景》

总之,种群压制和种群替换是利用沃尔巴克氏菌消灭蚊子转化科学中的两个重要应用模式。它们都是旨在减少传染病蚊子种群数量和传播病原体,从而保护人类健康。

l 目前沃尔巴克氏体控制蚊子的手段已经在全世界范围内被广泛应用

近10年来,在世界范围内如马来西亚、印度尼西亚、 澳大利亚、巴西和越 南等多达15个国家陆续参与到应用沃尔巴克氏体菌体控制蚊子种群数量中来,并且取得的一定的成效

由于伊蚊是传播登革热的主要蚊媒,所以实验地区对登革热的发生也起到的一定的预防和干预效果。

图片来源于:《沃尔巴克氏体控制媒介伊蚊的应用及前景》

l 除了“沃尔巴克氏体”细菌防治蚊子的方法之外,目前国际上还有何主流生物学防蚊措施?

除了 Wolbachia 消灭蚊子转化科学中使用的细菌防治方法,目前国际上还有一些其他的主流生物学防蚊措施,这些措施包括:

A、昆虫诱导体制

昆虫诱导体制(Insecticide-induced hormesis)是一种利用昆虫对低剂量杀虫剂的适应性反应来控制蚊子数量的方法。这种方法的原理是将低浓度的杀虫剂喷洒在蚊子繁殖场所,这会促使蚊子在繁殖和生长过程中逐渐适应这种低剂量的杀虫剂,从而减少蚊子数量。

B、生物防治

生物防治是一种利用昆虫天敌、寄生虫或病原体来控制蚊子数量的方法。例如,可以利用蚊子的天敌——蜻蜓、蝌蚪、鱼类等,来控制蚊子数量。此外,也可以利用寄生虫或病原体来感染蚊子,从而降低蚊子数量和传染病的传播。

C、遗传改造

遗传改造是一种利用基因工程技术改造蚊子基因,以实现减少蚊子数量和传染病传播的方法。例如,可以通过改变蚊子的生殖方式、免疫系统或感染病原体的能力来控制蚊子数量和传染病传播。

D、植物防蚊

植物防蚊是一种利用植物释放的挥发性化合物来驱赶蚊子的方法。例如,可以利用某些植物如香茅、薰衣草等来驱赶蚊子。这种方法适用于户外环境,但在室内效果较差。

总之,以上几种方法都是国际上常见的生物学防蚊措施。不同的方法适用于不同的环境和蚊子种类,需要根据具体情况进行选择。

另外,看了这么多“科普”,在手机屏幕前的你,可能更关心的是如何安全度过即将到来的春季和夏季,免受蚊虫肆虐骚扰之苦。

l 是的,如何避免自身被蚊虫叮咬,确实是实实在在的需要我们考虑的问题。

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如无论是蚊香还是电热蚊香液成分都是拟除虫菊酯,这种成分主要作用于蚊虫神经,对人的影响微乎其微,安全性和有效性是绝对有保障的;拟除虫菊酯又包含很多种如氯氟醚菊酯、氯菊酯、烯丙菊酯等等,从蚊虫耐药性上考虑,目前公认2007年投入市场的氯氟醚菊酯蚊虫耐药性最低,驱蚊效果也最好。

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最后提醒大家,马上就要进入蚊虫高发期了,可以准备囤货啦!

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我是如风

简介:专注软硬件评测。