科学家通过转基因真菌，有望彻底将传播疟疾的蚊子“灭种”
据世界卫生组织统计，疟疾影响着全球数亿人，每年夺去 40 多万人的生命。数十年来，杀虫剂的使用并未能控制住携带疟疾原虫的蚊子，反而导致许多蚊子对杀虫剂产生了抗药性。
为此，科学家们已经开始使用基因工具，尝试对能够帮助消灭蚊子的生物进行基因改造。不过到目前为止，转基因生物“克星”消灭传播疟疾的蚊子的思路还没有被验证。
5 月 31 日，在 Science 发表的一篇研究论文中，来自马里兰大学的研究团队描述了首次在实验室之外进行的对抗疟疾的转基因方法试验。研究表明，在西非布基纳法索的一个村庄里，研究人员通过一种转基因真菌，安全地将一种毒素传递给蚊子，从而使蚊子的数量减少了 99% 以上。
研究人员表示，目前还没有控制疟疾的转基因技术在实际的田间试验中取得如此大的进展，这篇论文标志着一个巨大的进步，并为这种和其他转基因方法的发展开创了先例。
（来源：Deutsch/Pixabay）
真菌是一种自然界存在的病原体，在野外感染昆虫并慢慢杀死它们。几个世纪以来，它也一直被用来防控各种害虫。
在这项最新研究中，科学家们使用了一种专门感染蚊子的真菌 Metarhizium pingshaense，并改造使其能够产生一种毒素 Hybrid。Hybrid 是一种从澳大利亚蓝山漏斗网蜘蛛（Australian Blue Mountains funnel-web spider）的毒液中提取的杀虫剂，已被美国环境保护局 (EPA) 批准直接应用于农作物，用以控制农业害虫。
为了改造真菌使其能够产生 Hybrid，马里兰大学的研究人员使用了一种转基因技术，即将编码毒素的外源 DNA 导入真菌基因组中。
外源 DNA 片段插入真菌遗传物质的位置处，其正常功能原本是控制真菌何时在自己周围建立一个防御壳，这样它就能躲避昆虫的免疫系统。而表达这种防御外壳对真菌来说其代价是昂贵的，所以真菌往往只有在探测到合适的环境时才会打开编码开关，即当自己接触到蚊子血液时。
将外源 DNA 插入真菌遗传物质的这个位置，科学家们能够确保他们改良的真菌只在蚊子体内产生毒素。研究人员在马里兰州和布基纳法索对其它昆虫进行的改良真菌试验也表明，这种真菌对蜜蜂等有益物种无害。
研究人员表示，这些真菌具有很强的选择性，当其发现自己在蚊子身上时，它会穿透蚊子的表皮进入体内。它不会给其它昆虫带来这种威胁，所以对蜜蜂等有益物种来说是相当安全的。
“你可以把真菌想象成一根皮下注射针，我们用它把一种强效的昆虫特异性毒素注射到蚊子体内。”马里兰大学帕克分校昆虫学系真菌学教授 Raymond St. Leger 说。
在实验室里确认了转基因真菌的安全性后，研究团队与布基纳法索的科研伙伴和政府当局密切合作，在模拟自然的受控环境中对其进行了测试。在布基纳法索疟疾流行的一个农村地区，他们建造了一个大约 6,550 平方英尺的封闭空间结构，他们称之为“蚊子屋”。在其中，有多个经过筛选的房间，包括实验小屋、植物、小型蚊子繁殖池和蚊子食物源。
在一组实验中，研究人员将涂有芝麻油的黑色棉布挂到三间房间的墙上。其中 1 片涂有芝麻油的棉布也含有转基因真菌，另外 1 片棉布上含有野生型真菌（即未转基因的天然真菌），还有 1 片棉布只涂有芝麻油。
然后，他们将 1000 只成年雄蚊和 500 只成年雌蚊释放到每一个房间中，建立繁殖种群。之后研究人员连续 45 天，每天在每个房间里清点蚊子数量。
图 | 研究人员检查蚊子繁殖池（来源：Oliver Zida/UNIVERSITY OF MARYLAND）
最终结果发现，在含有转基因真菌棉布的房间里，蚊子数量在 45 天内急剧下降，最终只剩下 13 只成年蚊子。对于雄性蚊子来说，这还不足以形成一个蚊子繁殖所必需的群体。
相比之下，在含有野生型真菌棉布和只用普通芝麻油处理棉布的房间内，蚊子数量分别为 455 只和 1396 只。研究人员重复了多次实验，都得到了同样惊人的结果。
在实验室进行的类似实验中，科学家们还发现，感染了转基因真菌的雌性只产了 26 个卵子，其中只有 3 个发育成年，而未感染的雌性产下了 139 个卵子，74 个成年。实验室测试表明，这种真菌会感染所有携带疟疾病毒的蚊子，而且毒素杀死蚊子的速度比蚊子繁殖的速度还要快。而且这种转基因真菌，对于抗杀虫剂蚊子和不抗杀虫剂蚊子具有同样的灭杀效果。
根据研究人员的说法，新的抗疟疾技术对于当地社区的应用是至关重要的。黑色棉布床单和芝麻油相对便宜，在当地很容易买到。而且转基因真菌也可以与现在常用的杀虫剂一起使用。
论文的第一作者、马里兰大学昆虫学系研究生 Brian Lovett 表示，通过严格遵守环境保护局和世界卫生组织的议定书，他们与当地政府合作以满足他们的标准，并与当地社区合作以获得认可，已经突破了一个障碍。这项研究结果将对任何提出扩大用于消灭疟疾的新技术、复杂技术和潜在争议技术的规模项目产生广泛影响。
接下来，研究团队希望在当地村庄或社区进一步测试他们的转基因真菌。当然，在将这种新方法应用于开放环境 (如村庄) 之前，需要满足许多监管，而研究人员表示，现在的这一研究结果有助于为此类开放环境试验提供一定依据。
来源：麻省理工中文评论
