biokiwi，用生命科学的角度看世界，欢迎关注微信公众号biokiwi！ 本文作者 Tadpole 本文关键词 转基因 蚊子 Oxitec 科学技术 你可能吃过转基因大豆等植物，也听说过实验室中会有转基因小白鼠等；但如果常常在你身边萦绕的生物也变成转基因的，你能接受吗？ 这种状况可能在不远的将来就会发生。 美国佛罗里达群岛地区 8 月 19 日批准了一项转基因蚊释放计划，将于 2021 年开始累计释放约 7.5 亿只转基因雄蚊，用以控制埃及伊蚊（Aedes aegypti）的数量，减少其携带的戈登热、寨卡病毒等疾病的传播。 （图源：unsplash） 事实上，这并不是转基因蚊的第一次实验，此前已有累计超过 10 亿只转基因蚊，被投放在世界不同地区，进行转基因蚊灭蚊相关的实地实验（field test）。 biokiwi 在此前的文章中曾介绍过不少科学界的高级灭蚊方法，包括基因编辑雌蚊致其"不孕不育“、让蚊子患上”厌食症“等等。 为什么不灭绝蚊子？ 此次被大众热议的转基因蚊，来自一家成立于 2002 年的科技公司——牛津昆虫技术（Oxford Insect Technologies，现名 Oxitec）。这家公司将转基因技术运用到灭蚊中，利用显性致死基因携带昆虫释放技术（release of insects carrying a dominant lethal，RIDL），打造“活体灭虫剂”（living insecticide）。 高中生物必修二中讲过，显性基因的特征是只要存在这个基因就能够表达、并体现在对应的生物性状当中。因此携带有这个显性致死基因的雄蚊，和它产生的后代都会因为这个基因而死亡。 Oxitec 公司官网上介绍的简要灭蚊原理（图片翻译自：Oxitec） 为保证转基因雄蚊在投放自然前好好地活着，研究人员在植入显性致死基因的同时，加上了一个可以控制该基因表达的“开关”——四环素转录调控系统。 在实验室环境里，因为四环素的存在，致死基因的转录、表达被抑制，雄蚊能够正常的生长；一旦进入缺少四环素的自然环境，这个开关便被打开，转基因雄蚊后代因致死基因，生长发育受到抑制，难以存活。 2007 年，名为 “OX513A” 的转基因雄蚊研制成功，随后开展了一系列实地实验。自 2009 年开始，约 330 万转基因雄性埃及伊蚊被投放在开曼群岛。该实验的结果不仅证明这些转基因雄蚊能够在自然环境下生长繁殖，还在约 11 周后让埃及伊蚊的数量减少了 80% 左右。 （图源：Oxitec） 2016 年 5 月，开曼群岛希望尝试用同样的方法对抗埃及伊蚊携带的致命病毒，减少这些病毒对人类的伤害，这也意味着在有人居住的区域进行转基因蚊的投放。该项目最终得到了积极的结果：在 1800 人居住的西湾地区（West Bay）投放转基因蚊后，相比其他类似地区，埃及伊蚊的数量下降了约 88%。 另一方面，Oxitec 在巴西也开展了实地实验，从 2011 年开始向巴西东部巴伊亚州的雅科比纳市累计投放了 5000 万只转基因雄蚊，当地野生埃及伊蚊数量下降了 80~95%。 2016 年 1 月 27 日在巴西 Fiocruz 研究所显微镜下拍摄的埃及伊蚊（图源：VOA） 但 “OX513A” 存在一个不利于传播和降低效率的缺陷，因为其后代不论雌雄都活不下去，所以需要持续投放转基因雄蚊，以达到控制埃及伊蚊数量的目标。 为提升效率，新一代的转基因蚊 “OX5034” 问世，该类型仅导致会吸血、传染疾病的雌蚊死亡；部分雄蚊后代可以携带致死基因，并继续传递给下一代埃及伊蚊。在反复消灭雌蚊的同时，该致死基因也会随着一代代的繁殖被稀释，最终消失。 如果你还记得高中生物的遗传图，这个可能会更有助于理解这个过程：黑色是野生蚊子，灰色是敲除基因蚊子；上图是我们熟知的孟德尔遗传方式，而下图是雄性不受影响的遗传方式（图源：James S, et al.） 随后，OX5034 在 2018 年于巴西圣保罗州进行了实地实验，实现野生埃及伊蚊数量下降 96% 左右的不错效果。 尽管此前的实验都取得了比较理想的结果，但转基因的做法始终会让人们担忧。于是乎，当这项实验计划来到美国，获得美国环境局的批准，并取得佛罗里达群岛的蚊虫管控区的许可后，讨论的声音也开始热闹起来。 其实早在 2016 年，Oxitec 就曾打算在佛罗里达进行实地实验，但因为种种原因该计划被取消。不难想象，这其中也包括来自各方的质疑。而这一次相关部门能够通过该计划，也从侧面说明是其在反复权衡利弊之后的决定，当然也包括 Oxitec 方面更加完善的风险说明。 生命充满太多的不确定性和未知，人们想要彻底弄清楚基因和自然之间的关系，可能要花费很久很久，甚至可能永远也没法理解透彻。 因此，在什么情况或什么样的标准下，人类可以在自然环境中使用基因编辑等生命科学技术，是必须要慎重考虑的难题。 另一个著名的例子，2018 年的贺建奎转基因婴儿事件，就再次给人们敲了一次警钟：到底何时，并且又应如何正确使用转基因编辑技术？（图源：纽约时报） 以前文提到的转基因蚊为例： 一面是埃及伊蚊等蚊虫携带的大量病原体，对人类造成严重的伤害，几乎影响全球半数以上人群； 而另一面因为转基因的特殊性质，人们会担心转基因蚊对人体的伤害、对其他动物的影响、以及对整个生态系统可能带来的变化。 尽管在发展科学技术的同时，人们基于已有的知识尽可能地规避风险： 转基因处理的均为不会叮咬人群的雄蚊，而后代中的雌蚊会因为携带致死基因死亡。即便是极小概率幸存的雌蚊，也不会因为叮咬将自己的基因输入； 因为生殖隔离的存在，转基因埃及伊蚊只能和同类交配产生可繁殖的后代，所以对其他蚊类几乎不会造成影响； 毒性测试和理化测试显示，转基因蚊对于其捕食者无毒无害。且大多数捕食者也并非只以埃及伊蚊为食，故对其上游的食物链影响并不大； 已有的多次实验室实验以及实地实验，均未显示明显的基因漂移或出现抗杀虫剂类型的野生蚊子； 在大多数地区，埃及伊蚊本身就属于外来物种，其数量的下降对原有的生态系统并不会造成太大的打击； …… 基于已有的知识体系和边际，人们为了应用新技术做出了很多努力；但还是那句话，生命科学充满了太多不确定性。以上提到的每一点考虑都可能会出现一些极端小概率的反面例子、或因为未知出现的 bug。 就像一个熟悉、但有些不同的哲学问题： 有一辆高速运行的火车，前方轨道上有人，而变轨的方向有雾，很难知道那边是没有人、还是有更多人。 新电车难题：我们应该如何面对未知的前方（修改自网络图片） 这辆火车没办法停下，而且会越来越快。 人们现在能做的，是努力探索未知，尽可能的拨开那边的迷雾。 参考资料： LaMotte, Sandee (June 18, 2020). "Genetically engineered mosquitoes get EPA approval for Florida release". CNN. Retrieved 2020-06-21. Carvalho, Danilo; et al. (2 July 2015). "Suppression of a Field Population of Aedes aegypti in Brazil by Sustained Release of Transgenic Male Mosquitoes". PLOS Neglected Tropical Diseases. 9 (7): e0003864. Evans, Benjamin R.; Kotsakiozi, Panayiota; Costa-da-Silva, Andre Luis; Ioshino, Rafaella Sayuri; Garziera, Luiza; Pedrosa, Michele C.; Malavasi, Aldo; Virginio, Jair F.; Capurro, Margareth L.; Powell, Jeffrey R. (10 September 2019). "Transgenic Aedes aegypti Mosquitoes Transfer Genes into a Natural Population". Scientific Reports. 9 (1): 13047. James S, Collins F H,Welkhoff P A, et al. Pathway to deployment of gene drive mosquitoes as apotential biocontrol tool for elimination of malaria in sub-Saharan Africa:recommendations of a scientific working group[J]. The American journal oftropical medicine and hygiene, 2018, 98(6_Suppl): 1-49. Subbaraman, Nidhi (10 January 2011). "Science snipes at Oxitec transgenic-mosquito trial". Nature Biotechnology. 29 (1): 9–10. "Genetically Engineered Animals - Oxitec Mosquito". US Food and Drug Administration; Animal and Veterinary. 2017-02-05. Retrieved 2017-09-01. 阅读原文
