今日《科学》:绝了!不喷杀虫剂不点蚊香,还让蚊子一碰就死!这是啥黑科技?

▎学术经纬/报道

遥远的非洲,一群科学家在一个600多平米的大棚里费劲地寻找蚊子的踪影。数了半天,他们才数出13只存活的蚊子。要知道,就在1个多月前,他们才刚往大棚里释放了1500只耐药蚊子,连杀虫剂都对它们无能为力。

他们的工作代表了人类抗击蚊子的最新进展,这有望帮助我们消灭疟疾等由蚊子传播的疾病。这项重磅研究,也于今日发表在顶尖学术期刊《科学》上,并被作为热点新闻进行了专题报道。

这项研究的成功,是人类朴实的生活经验与先进的基因编辑技术相结合的成果。早在数十年,乃至数百年前,人们就发现真菌能够感染昆虫,让它们无法繁殖。过去,人们也曾尝试用这种天然的方法来杀死害虫——2005年,一群研究人员发现一种叫做绿僵菌(Metarhizium)的真菌能杀死蚊子,有望阻止疟疾的传播。

然而实际应用结果却让科学家们大失所望。这种真菌的起效太慢了!许多蚊子在最终被杀死之前,早已完成了疟疾的传播。后来,他们又测试了很多种不同的真菌,想要找到强力的蚊子杀手,但实验结果依旧不尽如人意。因此,这种技术也没有得到进一步的推广。

▲人们期待能通过真菌杀死蚊子(图片来源:Pixabay)

既然天然的真菌无法有效杀死蚊子,我们能否对其进行基因改造呢?一支来自美国和非洲的跨国研究团队决定试一试。他们找到了一种特殊的绿僵菌Metarhizium pingshaense并在里头引入了一种来自澳大利亚蜘蛛的毒素。在接触到蚊子的“血液”后,它就会被激活,杀死蚊子。

值得一提的是,这种毒素早已被美国环保局批准,直接喷洒在作物上杀死害虫。因此其安全性和有效性已经得到了验证。

在实验室中,这种经过基因改造的真菌,其灭蚊效果也得到了验证。研究人员称,仅仅需要1到2个孢子,就能对蚊子产生致命感染!

位于西非的布基纳法索(Burkina Faso)提供了良好的实验场所——它是世界上疟疾感染率最高的国家之一,而且蚊子早早对常见杀虫剂产生了耐受性。想要测试新型灭蚊真菌,你很难找到比它更合适的地方。

▲本研究的作者之一Etienne Bilgo博士在观察蚊子的野外繁殖(Credit:Oliver Zida)

于是,科学家们和当地的居民开始收集对杀虫剂产生耐受的蚊子,并将它们释放到几个大棚里,每一个大棚都放进了500只雄蚊和1000只雌蚊。研究人员们还会在大棚里牵进一头牛,每周两次,供蚊子吸血。

设置了良好的生长环境后,研究人员们开始测试灭蚊真菌的效果。他们发现在吸血后,雌蚊喜欢呆在暗色的表面上休息。因此,他们将真菌与当地产的芝麻油混匀,并涂抹在黑色的棉布上。随后,他们把这些棉布挂在了大棚中。

▲这些设置在西非的大棚提供了良好的模拟环境(Credit:Etienne Bilgo)

45天后,对照组大棚(只有涂抹了芝麻油的黑色棉布)里,蚊子的数量最多可达2500多只。如果黑色棉布上涂抹了未经基因改造的真菌,蚊子的数量则会出现明显下降,变成500-700只左右。这也印证了绿僵菌本身对蚊子的杀伤力。

而一旦棉布上涂有改造后的真菌,蚊子种群就开始“崩溃”。45天后,研究人员们只数出了13只蚊子,杀蚊率超过了99%!

更令人欣喜的是,这种改造后的真菌,只会盯着蚊子发起攻击。“这种真菌的选择性非常高,”本研究的通讯作者一Raymond J. St. Leger教授说道:“它们能通过周围的化学信号和昆虫体内的结构知道自己所处的位置。我们研究的真菌喜欢蚊子。当它们检测到自己位于蚊子表面时,就会刺穿它们的皮肤,进入它们的身体。它不会给其他昆虫带来影响,因此不会对蜜蜂等有益昆虫带来危害。”

对于该技术的前景,不同的科学家对此有不同看法。在《科学》的专题报道中,有人指出,如果民众不支持转基因技术,可能也会反对这款经过基因改造的真菌,从而限制它的实际应用。另一些科学家则认为,由于经过改造的真菌仅需1-2个孢子就能杀死蚊子,因此杀虫的成本极低。如果有公司愿意开发,肯定会有需求。

参考资料:

[1] Brian Lovett et al., (2019), Transgenic Metarhizium rapidly kills mosquitoes in a malaria-endemic region of Burkina Faso, Science, DOI: 10.1126/science.aaw8737

[2] Fungus with a venom gene could be new mosquito killer, Retrieved May 30, 2019, from https://www.sciencemag.org/news/2019/05/fungus-venom-gene-could-be-new-mosquito-killer

[3] Transgenic fungus rapidly killed malaria mosquitoes in West African study, Retrieved May 30, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/uom-tfr052919.php

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