驱蚊的科学现代时

文/黄晓东



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驱蚊的科学现代时

文/黄晓东

美国弗吉尼亚理工大学的研究人员声称，已经从埃及伊蚊身上找到了决定蚊子性别的基因——“Nix”，并已用它来改变雌蚊的性器官。研究人员把Nix基因注入到蚊子的胚胎中，超过2/3的雌蚊呈现出了雄性性征。随后，研究小组又把Nix基因从雄蚊身上移除，之后，它们呈现出了雌性性征。

科学家早就知道，有一种基因控制着蚊子的性别，但是没有人能找到这种基因。弗吉尼亚理工大学的研究人员通过大量分析，找到了这种天然存在于雄蚊体内的基因。接着，他们利用CRISPR-Cas9这种基因编辑工具使该基因在雄蚊体内失活，令其长出了雌蚊的性器官。这项研究为控制蚊子的繁育提供了科学依据和可能，即可以将雌蚊转化成无害的雄蚊。但研究人员认为，他们的方法目前尚不完善，可能还需要几年的时间去优化。

转基因灭蚊法

其实，科学家一直都尝试在基因层面上寻找降低蚊子危害的办法，基因技术的蓬勃发展也为将科学家的想象力转化为现实提供了物质基础。早在15年前，媒体就报道了第一只转基因蚊子的诞生，英国科学家为蚊子植入了新的基因，使蚊子的免疫系统对疟原虫展开攻击，从而抑制疟疾的传播。

近几年，不断有各种新的设想被付诸实验。例如，在2014年发表的一篇论文中，英国帝国理工学院的研究人员开发出了一种新的基因方法来防治疟疾，该方法可使蚊子不再繁殖出雌性后代。

我们知道，雄性精子中的X染色体可以决定它的后代为雌性，针对这个特点，研究者把一种名为I-PpoI的DNA切割酶植入了雄性冈比亚按蚊体内。如此一来，雄性冈比亚按蚊所携带的X染色体几乎全被剔除。这就意味着，经过基因处理的雄蚊的后代几乎都是雄性的。数据显示，在第一次实验室试验中，蚊子所繁殖的后代中95%是雄蚊。随后，研究人员从野外抓捕了5群冈比亚按蚊进行实验，结果有4群蚊子在经过6代繁育后，因为不再繁育出雌蚊而灭绝。

或许，这种让蚊子彻底“断送香火”的做法有点残忍，那么，接下来，科学家的策略就显得“人性化”多了。科研组使用了一项名为锌指核酸酶的技术，用结合蛋白质破坏蚊子体内的orco基因。orco是一个编码蚊子体内嗅觉受体的基因，当orco产生突变时，蚊子就不会再组建嗅觉受体。这相当于破坏了它们的嗅觉，使蚊子不再把人当成攻击目标。甚至，它们对避蚊胺的气味也变得毫不在意。

针对“鼻子”做文章

对于蚊子来说，嗅觉极为重要，是其觅食、吸血、寻偶、产卵的依靠。蚊子的触角是感受气味的主要器官。雌性冈比亚按蚊的触角具有4种类型的薄壁感受器，分别为毛形感受器、锥形感受器、腔锥形感受器和瓶形感受器。

电生理和行为学研究表明，感受气味分子的感受器主要是毛形感受器和锥形感受器，其中，毛形感受器对人体气味微量物质具有很强的敏感性；锥形感受器是仅次于毛形感受器的另一类重要的嗅觉感受器，对人体散发在空气中的重要物质——乳酸和氨类具有很强的敏感性。腔锥形感受器和瓶形感受器是温度感受器，可以感知人体周围空气的温湿梯度。

环境中的气味分子进入感受器，在感受器中运输或扩散开，当气味分子与受体蛋白结合以后，便激活了神经元的一系列活动，最终使蚊子感知到气味，整个过程除了气味受体结合蛋白以外，还有嗅觉受体蛋白和气味降解酶等的参与。这也是为什么蚊子对出汗多的人“情有独钟”，那是因为汗液中的乳酸、氨类等化合物尤其容易被蚊子感知。

因此，很多研究者倾向于制造出一种化学物质（驱避剂），让包括蚊子在内的昆虫嗅到后产生驱避效应，不敢接近人体。正因为蚊子是被人体热量和呼出的二氧化碳以及体味（主要包括乳酸、1-辛烯-3-醇）所强烈吸引而搜寻到宿主的，所以，几乎所有蚊虫驱避剂都是通过影响蚊子的嗅觉感知机制，进而诱导蚊子的驱避行为。驱避剂可以从植物的茎、叶、花、果中提取，也可以用化学方法合成。

从避蚊胺到VUAA1

避蚊胺是美国农业部在二十世纪开发的一种化学驱蚊产品，其驱蚊效果得到国际公认。近年来，有人把避蚊胺制成微胶囊，避蚊胺分子会从微胶囊的孔道中释放出来，这样既可以延长产品使用时间，又能减少人体皮肤对避蚊胺的吸收。近几年，纺织专家将包裹有驱蚊剂的微胶囊附着在纤维上，这样就可以生产制造出具有驱蚊功能的衣物。

但也有研究表明，当人体有复杂气味存在时，避蚊胺反而会显著增强蚊子向宿主飞行的概率。美国科学家新开发的代号为VUAA1的化学分子，不仅驱蚊效果是避蚊胺的 1000倍，而且还阐释了一种全新的驱蚊机制。

以避蚊胺为代表的传统驱蚊机制，都是让蚊子优先闻到驱避剂，借以掩饰人体气味。蚊子闻到驱避剂后，便主动避开。VUAA1的作用在于，它能激发蚊子嗅觉系统中的受体蛋白产生一系列反应，从而使蚊子基本丧失嗅觉分辨能力，无法正常搜寻到人体。

现代科学在防治蚊子危害方面，进行了许多创造性的尝试。不过，历史上曾经有很多雄心勃勃的科学计划在人们的翘首企盼中没了下文。研究人员认为，他们的方法目前尚不完善，可能还需要几年的时间优化，但这至少也给控制蚊子及其所带来的传染病的努力提供了新的希望。