人蚊大戰(zhàn) 轉(zhuǎn)基因登場(chǎng)

云無(wú)心

2016年3月11日，美國(guó)FDA（食品和藥物管理局）發(fā)布了一份進(jìn)行轉(zhuǎn)基因蚊子釋放試驗(yàn)的征求意見(jiàn)稿。試驗(yàn)的目的是用一種轉(zhuǎn)基因蚊子去解決它們?cè)谧匀画h(huán)境中的同類，從而切斷塞卡病毒的傳播。

美國(guó)相關(guān)的主管部門(mén)仔細(xì)審議了這項(xiàng)試驗(yàn)可能帶來(lái)的環(huán)境影響，結(jié)論是它不太可能對(duì)包括人類在內(nèi)的非目標(biāo)物種產(chǎn)生任何不利影響。因此，F(xiàn)DA發(fā)布了這一初步的FONSI決定（Finding Of No Significant Impact，意為“未發(fā)現(xiàn)顯著影響”）。在30天內(nèi)收集公眾意見(jiàn)，然后決定試驗(yàn)是否進(jìn)行。

在轉(zhuǎn)基因技術(shù)如此敏感的今天，為什么FDA要批準(zhǔn)這項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)?？讓我們從人類與蚊子的斗爭(zhēng)說(shuō)起。

小小蚊子令人類疲憊而無(wú)奈

蚊子是世界上無(wú)處不在的生物。許多蚊子攜帶著病毒或者寄生蟲(chóng)，當(dāng)它們叮咬人類，病毒或者寄生蟲(chóng)就會(huì)感染人體。比如瘧疾，就是蚊子傳播的典型疾病，每年因?yàn)榀懠捕劳龅娜硕噙_(dá)數(shù)十萬(wàn)。

殺滅蚊子、切斷傳播途徑是解決這些疾病傳播的核心手段。在中國(guó)，蚊子曾經(jīng)是“四害”之一，政府發(fā)起群眾運(yùn)動(dòng)來(lái)殺滅蚊子。

但是，蚊子的變異能力能強(qiáng)。對(duì)于人類對(duì)付它們的任何手段，它們都能很快產(chǎn)生抗性。在人蚊大戰(zhàn)中，人類不得不使用高毒的農(nóng)藥，比如DDT。DDT為解決瘧疾作出了卓越的貢獻(xiàn)，但同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，使得許多國(guó)家不得不禁止了它的使用。這使得DDT甚至成了“曾經(jīng)認(rèn)為很好的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，最后危害人類”的例子。但是，在瘧疾嚴(yán)重的地區(qū)，比如非洲，用DDT之外的手段對(duì)付起蚊子來(lái)力不從心。于是，在“因瘧疾而死人”和“DDT危害環(huán)境”的兩害相權(quán)之下，非洲不得不繼續(xù)使用高毒的DDT。

在世界其他地方，瘧疾已經(jīng)得到了很好的控制。但是蚊子傳播的其他疾病，比如登革熱、塞卡病毒、黃熱病等等，依然讓世界各國(guó)衛(wèi)生部門(mén)頭痛不已。

一種轉(zhuǎn)基因蚊子被選中

埃及伊蚊（Aedes aegypti）是蚊子的一種，是傳播登革熱和塞卡病毒的罪魁禍?zhǔn)住?009年和2010年，美國(guó)一些地區(qū)爆發(fā)了登革熱。雖然人類很清楚控制了埃及伊蚊就能控制這一疾病的傳播，但實(shí)際做起來(lái)還是力不從心。在花費(fèi)了數(shù)百萬(wàn)美元之后，蚊子還是沒(méi)有得到有效的控制。美國(guó)的衛(wèi)生官員們不得不考慮其他的方案。在這種背景下，一家公司開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)基因蚊子被選中了。

埃及伊蚊成體 ？By Muhammad Mahdi Karim （www.micro2macro.net）

這一轉(zhuǎn)基因操作的目標(biāo)并不是直接清除登革熱病毒，而是殺死埃及伊蚊——它所傳播的任何病毒，也都會(huì)被消除。所以，雖然起初選擇這一方案的目標(biāo)是登革熱，但后來(lái)塞卡病毒也成為了它的目標(biāo)。

被感染的埃及伊蚊叮咬人時(shí)可以傳播寨卡病毒。據(jù)估計(jì)，五分之四的感染了塞卡病毒的人沒(méi)有任何癥狀，所以不知道自己已經(jīng)中了招。如果出現(xiàn)癥狀，最常見(jiàn)的是發(fā)熱、皮疹、關(guān)節(jié)痛和結(jié)膜炎（紅眼睛）。麻煩的是，塞卡病毒迄今沒(méi)有疫苗，如果懷孕婦女感染了，會(huì)傳遞給胎兒。

本來(lái)美國(guó)是沒(méi)有塞卡病毒的，但近年來(lái)隨著國(guó)際交往的頻繁，寨卡病毒而被帶進(jìn)了美國(guó)，在佛羅里達(dá)爆發(fā)了。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)如何殺滅埃及伊蚊

在FDA批準(zhǔn)試驗(yàn)的這種轉(zhuǎn)基因埃及伊蚊體內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生一種毒素。在實(shí)驗(yàn)室里，這種毒素為四環(huán)素所抑制，所以對(duì)蚊子沒(méi)有影響。一旦把它們釋放到環(huán)境中，脫離了四環(huán)素的抑制，毒素就被激活了。

不過(guò)，這些毒素不是立即殺死蚊子。這些釋放的雄蚊子到自然界中與雌蚊子交配，產(chǎn)生的后代體內(nèi)會(huì)含有這種毒素。在蚊子幼蟲(chóng)發(fā)育的早期，毒素產(chǎn)生活性，從而殺死它們。也就是說(shuō)，這種技術(shù)是讓交配的蚊子們失去繁殖能力來(lái)滅蚊。

這種蚊子已經(jīng)在巴西、巴拿馬和加勒比海的開(kāi)曼群島進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，效果達(dá)到了預(yù)期，所以開(kāi)發(fā)者申請(qǐng)?jiān)诿绹?guó)進(jìn)行釋放試驗(yàn)。正好美國(guó)佛羅里達(dá)爆發(fā)了埃及伊蚊傳播的塞卡病毒，F(xiàn)DA也就打算批準(zhǔn)在那里進(jìn)行一次試驗(yàn)。

毫不意外，在許多公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)充滿顧慮的今天，這樣的一個(gè)打算必然面臨著許多爭(zhēng)議。比如，對(duì)基因改造產(chǎn)生的這些毒素，蚊子也可能進(jìn)化出抗性或者解毒機(jī)制，從而讓這種手段失效。到那時(shí)，蚊子的繁殖又回到目前的狀態(tài)。再比如，當(dāng)?shù)匾延芯用穹磳?duì)，聲稱“不做小白鼠”。

基因偏向技術(shù)，強(qiáng)大得讓人擔(dān)心

其實(shí)，釋放改造過(guò)的蚊子去對(duì)付蚊子，在半個(gè)世紀(jì)前就開(kāi)始了。那時(shí)候，釋放的是絕育的雄蚊子，讓它們?nèi)ジ匀唤绲男畚米痈?jìng)爭(zhēng)。跟絕育蚊子交配的雌蚊子，就無(wú)法產(chǎn)生后代。這一方案的核心，在于有多少絕育蚊子進(jìn)入環(huán)境。它們的數(shù)量不會(huì)增加，對(duì)蚊子數(shù)量能產(chǎn)生多大的影響，取決于它們與野生蚊子的力量對(duì)比。

實(shí)際上，我們的目標(biāo)并不是消滅蚊子，而是消滅蚊子所帶的病毒或者寄生蟲(chóng)。在自然界，并不是所有的蚊子都會(huì)攜帶病毒和寄生蟲(chóng)——這樣的蚊子應(yīng)該是有某種抗體來(lái)對(duì)抗病毒和寄生蟲(chóng)。如果把這些抗體基因轉(zhuǎn)移到那些傳播病毒的蚊子體內(nèi)，這些轉(zhuǎn)基因蚊子就不再助紂為虐，能夠與人類和平共處了。人類，也就不會(huì)再處心積慮地消滅它們了。

不過(guò)，按照孟德?tīng)栠z傳規(guī)律，一個(gè)能產(chǎn)生抗體的蚊子，到了自然界跟野生同類交配之后，第二代中攜帶這些抗體基因的只有一半，到第三代中更只有四分之一。也就是說(shuō)，即使有了這樣的蚊子，釋放到自然界之后，它們的基因也會(huì)逐漸被“稀釋”。幾代之后，這些含有抗體的蚊子也就不剩下什么了。

基因驅(qū)動(dòng)（gene drive）則是要打破孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。它的目標(biāo)是使所需要的目標(biāo)基因在繁殖中得到優(yōu)勢(shì)傳播——只要是與含有目標(biāo)基因（比如經(jīng)過(guò)基因改造能產(chǎn)生抗體）的蚊子交配，產(chǎn)生的后代都含有這一基因。這一設(shè)想出現(xiàn)在1940年代，不過(guò)一直只是設(shè)想而已。直到10年之前，英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院的教授奧斯?。坎兀ˋustin Burt）提出：依靠DNA剪切技術(shù)的基因驅(qū)動(dòng)操作去改變物種，從而控制疾病的傳播。不過(guò)，如何去剪，如何去改變，也還是沒(méi)有實(shí)際方案。以至于到了2014年，科學(xué)家們討論基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，人們也還把它當(dāng)作一個(gè)“假想的問(wèn)題”。

沒(méi)想到，討論之聲猶在，2015年，美國(guó)就有兩個(gè)研究組成功地作出了基因驅(qū)動(dòng)的物種，分別是蚊子和果蠅。技術(shù)的突破在于，哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院共同發(fā)明了新的基因組編輯技術(shù)CRISPR/Cas9。對(duì)于采用有性繁殖方式繁衍后代的物種，這一技術(shù)都可以改變它們的任何基因，然后讓它們?cè)谝吧后w中傳播下去。

在孟德?tīng)栠z傳方式下——以蚊子為例，能產(chǎn)生抗體的改造蚊子，與不能產(chǎn)生抗體的野生蚊子交配，產(chǎn)生的子代是雜合子——也就是等位基因中一個(gè)能產(chǎn)生抗體，另一個(gè)不能。而經(jīng)過(guò)基因驅(qū)動(dòng)的改造，那段不能產(chǎn)生抗體的等位基因會(huì)被自動(dòng)切掉，然后按照另一條DNA上的基因進(jìn)行修復(fù)。于是，得到的子代蚊子就成了能產(chǎn)生抗體的純合子。同樣地，它再與其他蚊子交配，不管對(duì)方能不能產(chǎn)生抗體，下一代都是能產(chǎn)生抗體的純合子。

這就意味著，只要釋放一些具有基因驅(qū)動(dòng)、具有特定抗病毒基因的蚊子，經(jīng)過(guò)若干代之后，這一蚊子就基本上都是帶有抗體基因的“新物種”了。這種蚊子，也就不再是傳播這種疾病的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)不僅于此。除了用于改造蚊子消除瘧疾、登革熱、黃熱病等蚊蟲(chóng)傳播的疾病外，它還可以用于根除入侵物種。因?yàn)橥鈦?lái)物種的入侵破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，美國(guó)估計(jì)每年遭受的損失高達(dá)420億美元，而且許多原生物種因?yàn)槿肭治锓N的生長(zhǎng)能力太過(guò)旺盛而走向滅絕。

此外，農(nóng)藥和除草劑的使用會(huì)讓目標(biāo)物種產(chǎn)生抗性。一旦抗性產(chǎn)生，相應(yīng)的農(nóng)藥和除草劑就失去功效。如果對(duì)沒(méi)有產(chǎn)生抗性的相應(yīng)物種進(jìn)行基因驅(qū)動(dòng)改造，再把它們釋放到自然界中，也就可能消除這些物種的抗性。

基因驅(qū)動(dòng)的研究剛剛開(kāi)始。這一武器的威力實(shí)在強(qiáng)大——放一批出去，假以時(shí)日，會(huì)把這個(gè)物種全部改變。這種威力在科學(xué)界內(nèi)部也引起了巨大的擔(dān)憂：它是否會(huì)產(chǎn)生人類期望之外的后果？人類是否能夠控制好它？

科學(xué)家們也在思考、爭(zhēng)論。