據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，瘧疾影響著全球數(shù)億人，每年奪去 40 多萬(wàn)人的生命。數(shù)十年來(lái)，殺蟲劑的使用并未能控制住攜帶瘧疾原蟲的蚊子，反而導(dǎo)致許多蚊子對(duì)殺蟲劑產(chǎn)生了抗藥性。

為此，科學(xué)家們已經(jīng)開始使用基因工具，嘗試對(duì)能夠幫助消滅蚊子的生物進(jìn)行基因改造。不過(guò)到目前為止，轉(zhuǎn)基因生物“克星”消滅傳播瘧疾的蚊子的思路還沒(méi)有被驗(yàn)證。

5 月 31 日，在 Science 發(fā)表的一篇研究論文中，來(lái)自馬里蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)描述了首次在實(shí)驗(yàn)室之外進(jìn)行的對(duì)抗瘧疾的轉(zhuǎn)基因方法試驗(yàn)。研究表明，在西非布基納法索的一個(gè)村莊里，研究人員通過(guò)一種轉(zhuǎn)基因真菌，安全地將一種毒素傳遞給蚊子，從而使蚊子的數(shù)量減少了 99% 以上。

研究人員表示，目前還沒(méi)有控制瘧疾的轉(zhuǎn)基因技術(shù)在實(shí)際的田間試驗(yàn)中取得如此大的進(jìn)展，這篇論文標(biāo)志著一個(gè)巨大的進(jìn)步，并為這種和其他轉(zhuǎn)基因方法的發(fā)展開創(chuàng)了先例。

（來(lái)源：Deutsch/Pixabay）

真菌是一種自然界存在的病原體，在野外感染昆蟲并慢慢殺死它們。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，它也一直被用來(lái)防控各種害蟲。

在這項(xiàng)最新研究中，科學(xué)家們使用了一種專門感染蚊子的真菌 Metarhizium pingshaense，并改造使其能夠產(chǎn)生一種毒素 Hybrid。Hybrid 是一種從澳大利亞藍(lán)山漏斗網(wǎng)蜘蛛（Australian Blue Mountains funnel-web spider）的毒液中提取的殺蟲劑，已被美國(guó)環(huán)境保護(hù)局 (EPA) 批準(zhǔn)直接應(yīng)用于農(nóng)作物，用以控制農(nóng)業(yè)害蟲。

為了改造真菌使其能夠產(chǎn)生 Hybrid，馬里蘭大學(xué)的研究人員使用了一種轉(zhuǎn)基因技術(shù)，即將編碼毒素的外源 DNA 導(dǎo)入真菌基因組中。

外源 DNA 片段插入真菌遺傳物質(zhì)的位置處，其正常功能原本是控制真菌何時(shí)在自己周圍建立一個(gè)防御殼，這樣它就能躲避昆蟲的免疫系統(tǒng)。而表達(dá)這種防御外殼對(duì)真菌來(lái)說(shuō)其代價(jià)是昂貴的，所以真菌往往只有在探測(cè)到合適的環(huán)境時(shí)才會(huì)打開編碼開關(guān)，即當(dāng)自己接觸到蚊子血液時(shí)。

將外源 DNA 插入真菌遺傳物質(zhì)的這個(gè)位置，科學(xué)家們能夠確保他們改良的真菌只在蚊子體內(nèi)產(chǎn)生毒素。研究人員在馬里蘭州和布基納法索對(duì)其它昆蟲進(jìn)行的改良真菌試驗(yàn)也表明，這種真菌對(duì)蜜蜂等有益物種無(wú)害。

研究人員表示，這些真菌具有很強(qiáng)的選擇性，當(dāng)其發(fā)現(xiàn)自己在蚊子身上時(shí)，它會(huì)穿透蚊子的表皮進(jìn)入體內(nèi)。它不會(huì)給其它昆蟲帶來(lái)這種威脅，所以對(duì)蜜蜂等有益物種來(lái)說(shuō)是相當(dāng)安全的。

“你可以把真菌想象成一根皮下注射針，我們用它把一種強(qiáng)效的昆蟲特異性毒素注射到蚊子體內(nèi)。”馬里蘭大學(xué)帕克分校昆蟲學(xué)系真菌學(xué)教授 Raymond St. Leger 說(shuō)。

在實(shí)驗(yàn)室里確認(rèn)了轉(zhuǎn)基因真菌的安全性后，研究團(tuán)隊(duì)與布基納法索的科研伙伴和政府當(dāng)局密切合作，在模擬自然的受控環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。在布基納法索瘧疾流行的一個(gè)農(nóng)村地區(qū)，他們建造了一個(gè)大約 6,550 平方英尺的封閉空間結(jié)構(gòu)，他們稱之為“蚊子屋”。在其中，有多個(gè)經(jīng)過(guò)篩選的房間，包括實(shí)驗(yàn)小屋、植物、小型蚊子繁殖池和蚊子食物源。

在一組實(shí)驗(yàn)中，研究人員將涂有芝麻油的黑色棉布掛到三間房間的墻上。其中 1 片涂有芝麻油的棉布也含有轉(zhuǎn)基因真菌，另外 1 片棉布上含有野生型真菌（即未轉(zhuǎn)基因的天然真菌），還有 1 片棉布只涂有芝麻油。

然后，他們將 1000 只成年雄蚊和 500 只成年雌蚊釋放到每一個(gè)房間中，建立繁殖種群。之后研究人員連續(xù) 45 天，每天在每個(gè)房間里清點(diǎn)蚊子數(shù)量。

圖 | 研究人員檢查蚊子繁殖池（來(lái)源：Oliver Zida/UNIVERSITY OF MARYLAND）

最終結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在含有轉(zhuǎn)基因真菌棉布的房間里，蚊子數(shù)量在 45 天內(nèi)急劇下降，最終只剩下 13 只成年蚊子。對(duì)于雄性蚊子來(lái)說(shuō)，這還不足以形成一個(gè)蚊子繁殖所必需的群體。

相比之下，在含有野生型真菌棉布和只用普通芝麻油處理棉布的房間內(nèi)，蚊子數(shù)量分別為 455 只和 1396 只。研究人員重復(fù)了多次實(shí)驗(yàn)，都得到了同樣驚人的結(jié)果。

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的類似實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，感染了轉(zhuǎn)基因真菌的雌性只產(chǎn)了 26 個(gè)卵子，其中只有 3 個(gè)發(fā)育成年，而未感染的雌性產(chǎn)下了 139 個(gè)卵子，74 個(gè)成年。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，這種真菌會(huì)感染所有攜帶瘧疾病毒的蚊子，而且毒素殺死蚊子的速度比蚊子繁殖的速度還要快。而且這種轉(zhuǎn)基因真菌，對(duì)于抗殺蟲劑蚊子和不抗殺蟲劑蚊子具有同樣的滅殺效果。

根據(jù)研究人員的說(shuō)法，新的抗瘧疾技術(shù)對(duì)于當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的應(yīng)用是至關(guān)重要的。黑色棉布床單和芝麻油相對(duì)便宜，在當(dāng)?shù)睾苋菀踪I到。而且轉(zhuǎn)基因真菌也可以與現(xiàn)在常用的殺蟲劑一起使用。

論文的第一作者、馬里蘭大學(xué)昆蟲學(xué)系研究生 Brian Lovett 表示，通過(guò)嚴(yán)格遵守環(huán)境保護(hù)局和世界衛(wèi)生組織的議定書，他們與當(dāng)?shù)卣献饕詽M足他們的標(biāo)準(zhǔn)，并與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)合作以獲得認(rèn)可，已經(jīng)突破了一個(gè)障礙。這項(xiàng)研究結(jié)果將對(duì)任何提出擴(kuò)大用于消滅瘧疾的新技術(shù)、復(fù)雜技術(shù)和潛在爭(zhēng)議技術(shù)的規(guī)模項(xiàng)目產(chǎn)生廣泛影響。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)希望在當(dāng)?shù)卮迩f或社區(qū)進(jìn)一步測(cè)試他們的轉(zhuǎn)基因真菌。當(dāng)然，在將這種新方法應(yīng)用于開放環(huán)境 (如村莊) 之前，需要滿足許多監(jiān)管，而研究人員表示，現(xiàn)在的這一研究結(jié)果有助于為此類開放環(huán)境試驗(yàn)提供一定依據(jù)。