探尋人蚊之戰(zhàn)中的科學(xué)武器

黃曉東

嗡嗡嗡……嗡嗡嗡……睡意來襲時(shí)，如果有只蚊子在枕邊來回飛舞，奏著環(huán)繞聲“小夜曲”，冷不丁再“親”你一口，給你放點(diǎn)血。想必這是所有人都煩惱過的事了吧？蚊子實(shí)在是太可惡了！為了對(duì)付這些討厭的家伙，科學(xué)家們可謂“費(fèi)盡心機(jī)”，動(dòng)足了腦筋。

最近，美國弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員們聲稱已經(jīng)從埃及伊蚊身上找到了決定蚊子性別的基因，且稱其為“Nix”，并已用它來改變了雌蚊身上的性器官。研究人員把Nix基因注入到蚊子的胚胎中后，超過三分之二的雌蚊長出了雄性生殖器和睪丸。然后，研究小組又把Nix基因從雄蚊的身上移除，之后它們便長出了雌性生殖器。

早在70年前，科學(xué)家就知道有一種基因控制著蚊子的性別，但是沒有人能找到這種基因。弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員們通過大量的電腦分析，找到了這種天然存在于雄蚊體內(nèi)的基因。接著，他們利用基因編輯工具CRISPR-Cas9使雄蚊子體內(nèi)的這種基因失活，令其長出了雌蚊的性器官。

這項(xiàng)研究為控制蚊子性別的策略提供了依據(jù)，即可以將吸血鬼雌蚊轉(zhuǎn)化成無害的雄蚊。但研究人員認(rèn)為，他們的方法目前尚不完善，可能還需要幾年的時(shí)間去優(yōu)化。

其實(shí)，科學(xué)家一直都在嘗試著從基因?qū)用嫔蠈ふ医档臀米游：Φ霓k法。

例如，2014年發(fā)表的一篇論文稱，英國帝國理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出了一種新的基因方法來防治瘧疾，該方法可使蚊子不再繁殖出雌性后代。

我們知道，雄性精子中的X染色體可以決定它的后代為雌性，針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，研究者把一種名為“I-PpoI”的DNA切割酶植入了雄性岡比亞按蚊的體內(nèi)，如此一來，雄性岡比亞按蚊所攜帶的X染色體幾乎全部被剔除，這就意味著這種經(jīng)過基因處理的雄蚊后代幾乎都是雄性蚊子。

數(shù)據(jù)顯示，在第一次實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，蚊子所繁殖后代中的95%是雄蚊。隨后，研究人員從野外捕獲了5群岡比亞按蚊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果有4群蚊子在經(jīng)過6代繁育后由于不再有雌蚊而滅絕。

或許，前面這些讓蚊子徹底斷送香火的做法有點(diǎn)殘忍，那么接下來，科學(xué)家的策略就顯得“人性化”多了。對(duì)于蚊子來說，嗅覺極為重要，是其覓食、吸血、尋偶、產(chǎn)卵的依靠。

蚊子的觸角是感受氣味的主要器官。雌性岡比亞按蚊的觸角具有四種類型的薄壁感受器，分別為毛形感受器、錐形感受器、腔錐形感受器以及瓶形感受器。電生理和行為學(xué)研究表明，用于感受氣味分子的感受器主要是毛形和錐形感受器。其中，毛形感受器對(duì)人體氣味的微量物質(zhì)具有很強(qiáng)的敏感性，而錐形感受器是僅次于毛形感受器的另一類重要的嗅覺感受器，對(duì)人體散發(fā)在空氣中的重要物質(zhì)——乳酸和氨水具有很強(qiáng)的敏感性。腔錐形感受器和瓶形感受器是溫度感受器，用于感知人體周圍空氣的溫濕梯度。

環(huán)境中的氣味分子進(jìn)入感受器后，在感受器中運(yùn)輸或擴(kuò)散開，當(dāng)氣味分子與受體蛋白結(jié)合以后，便激活了神經(jīng)元的一系列活動(dòng)，最終使蚊子感知到氣味。整個(gè)過程除了氣味受體結(jié)合蛋白以外，還有嗅覺受體蛋白和氣味降解酶等參與其中。

所以說，為什么蚊子對(duì)出汗多的人情有獨(dú)鐘，那是因?yàn)楹挂褐械娜樗?、氨類等化合物尤其容易被蚊子感知到?/p>

針對(duì)蚊子的嗅覺特性，科研組使用了一項(xiàng)名為鋅指核酸酶的技術(shù)。根據(jù)這項(xiàng)技術(shù)，用結(jié)合蛋白質(zhì)可破壞蚊子體內(nèi)的Orco基因。Orco是一個(gè)編碼蚊子體內(nèi)嗅覺受體的基因，當(dāng)Orco基因產(chǎn)生突變時(shí)，蚊子就不會(huì)再組建嗅覺受體。這相當(dāng)于破壞了它們的嗅覺，使蚊子不再把人類當(dāng)作攻擊目標(biāo)。甚至，它們對(duì)避蚊胺的氣味也變得毫不在意。

人類發(fā)明的殺蟲劑曾經(jīng)是蚊子的一大殺手，但是由于被長期大量的使用，蚊子的耐藥性不斷增強(qiáng)，此外，殺蟲劑的生產(chǎn)及使用對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生污染和破壞。

因此，很多研究者傾向于制造出包括蚊子在內(nèi)的昆蟲嗅到后會(huì)自發(fā)躲避而不敢接近的化學(xué)物質(zhì)（驅(qū)避劑）。正是因?yàn)槲孟x是被人類的身體熱量、呼出的二氧化碳，還有人體散發(fā)的氣味（主要包括乳酸、1-辛烯-3-醇）強(qiáng)烈吸引而搜尋到宿主，所以幾乎所有蚊蟲驅(qū)避劑都是通過影響蚊蟲的嗅覺感知機(jī)制，從而誘導(dǎo)出蚊蟲的驅(qū)避行為。驅(qū)避劑可以從植物的莖、葉、花、果中提取，也可以用化學(xué)合成方法獲得。（來源：蝌蚪五線譜 責(zé)任編輯/墓喬）