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如何团灭蚊子?科学家想出了新招数

时间: 2020年04月26日 | 作者: Admin | 来源: 我是科学家iScientist
据世界卫生组织统计,全球每年因为蚊子而死亡的人数以十万计,比其他动物的致死人数高出了好几个数量级。


  全世界最致命的动物是什么?


  不是毒蛇,也不是鳄鱼,就连凶猛的鲨鱼跟它相比也是小巫见大巫了。


  答案是:蚊子。据世界卫生组织统计,全球每年因为蚊子而死亡的人数以十万计,比其他动物的致死人数高出了好几个数量级。


 恼人的蚊子 | doctorsthatdo.osteopathic.org

 恼人的蚊子 | doctorsthatdo.osteopathic.org 


  蚊子种类众多,其中一部分可以通过叮咬人类传播疾病:库蚊可以传播西尼罗病毒,引发脑炎;伊蚊有可能导致登革热、基孔肯雅热和寨卡热;而每年造成几十万人死亡的疟疾,其罪魁祸首则是由按蚊传播的疟原虫。


  人们一直在与蚊子斗智斗勇的路上前行,不仅是为了防止叮咬,更是要阻断这些蚊媒疾病的传播。


  民间有许多简单有效的方法,比如纯人工的徒手灭蚊法,利用(电)蚊香或者驱蚊剂“熏”跑法,电蚊拍电击法,以及蚊帐隔绝法(切记莫要把蚊子圈在蚊帐里)……


  但要团灭一大片区域的蚊子,这些方法就有些力不从心了。


  为此,人们不得不开发出更高效的灭蚊方法。


  细菌灭蚊法,养成一批“断子绝孙”的蚊子


  在人类社会中,“不孕不育”或“少子化”问题令人困扰——但若是这些问题发生在蚊子身上,对人类反而是好事。


  那如何才能限制蚊子的繁衍生育?研究者把目光投向了一种细菌——沃尔巴克氏体(Wolbachia)。


  自然界中很多昆虫都携带沃尔巴克氏体,菌株种类也是多种多样。一旦沃尔巴克氏体感染的精子与未感染的卵子结合,它们的受精卵就将无法存活。此外,携带不同菌株的蚊子进行交配,产生的蚊卵也会发育异常,无法孵出幼虫。通常情况下,只要这些注定失败的交配行为达到一定比例,那么一整个区域的蚊子就会灭绝。


  为了进行这样的生物防治,研究者需要先养一批当地伊蚊的幼虫,并使它们感染一种不存在于当地蚊子体内的沃尔巴克氏体菌株。养成之后,人工筛选性别,只将不叮人的雄蚊释放,让它们与当地的野生雌蚊交配,尽情地产下无法存活的受精卵。


携带不同沃尔巴克氏体菌株的蚊子交配,蚊卵无法孵育 | 参考文献[2]

携带不同沃尔巴克氏体菌株的蚊子交配,蚊卵无法孵育


  据《自然》杂志报道,南太平洋的塔西提岛就曾经用这种方法。细菌灭蚊法对于解决岛屿上的蚊子十分奏效,并且正在向其他地区推广。


  但这种方法也存在着失败的风险。原因在于,我们必须保证人工养成的蚊子与野蚊子携带着不同种类的沃尔巴克氏体,否则蚊子依然可以正常生育。而如果受感染的雌蚊被意外释放,并与当地野生雄蚊交配,那么来自实验室的沃尔巴克氏体菌株就会通过母系遗传,产下带有相同菌株的子代。最终,当地野生蚊子会逐渐被同样的沃尔巴克氏体菌株感染,而这种生物防治方法就会失效。


  辐射加持,双保险灭蚊


  除了细菌之外,科学家们还想出了其他招数。他们发现:对雄蚊进行辐射,也能使其不育。


  不过,辐射法难以控制辐照的剂量。辐射得狠了,蚊子容易死;辐射得轻了,影响不到蚊子的生育力。而科学家们一方面需要使雄蚊不育,另一方面又不能降低其存活率,还要保证它的交配竞争力不输野生雄蚊,这样才能顺利让它们与雌蚊交配,产生无法存活的后代。


  中国中山大学一密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心的奚志勇研究团队将辐射法和上文的细菌法结合起来,并进行了优化,开发出了双保险的灭蚊方法。


  他们先是让白纹伊蚊(Aedes albopictus)感染了三种沃尔巴克氏体菌株,随后给予蚊子低剂量辐射让其不育。通过这样的做法,被感染的雌蚊也同样绝育,即使被意外释放也没有风险。


  在田间试验中,他们释放了数百万只经过细菌感染和辐射处理的蚊子。两年时间内,当地蚊子数量大幅减少。


  消灭幼虫,你需要玉米淀粉和百里香精油


  那要是受精卵已经顺利孵化出蚊子幼虫了呢?人类还能做些什么?


  没关系,我们还有化学防治法,可以把它们扼杀在摇篮里。


  对蚊子而言,百里香精油就是种“化学武器”。它的主要成分是从植物“百里香”中提取到的百里香酚,可以作为天然的杀幼虫剂。可是,蚊子幼虫却有层“结界”保护自己免于百里香精油攻击,这便是“水”。


  蚊子虽在天上飞,但是幼虫却活在水里。比如埃及伊蚊(Aedes aegypti)的卵在地面干燥环境中可以存活一年以上,与水接触后会迅速孵化、发育成幼虫,并在15天后长为成虫。


实验室中的埃及伊蚊幼虫 | IAEA Imagebank

实验室中的埃及伊蚊幼虫 | IAEA Imagebank


  由于百里香精油难溶于水,且易于降解、挥发,所以在实际使用时效果有限。而好消息是,微胶囊技术恰好可以完美地解决上述问题。


  来自巴西坎皮纳斯大学的研究者们,以玉米淀粉为原料,制成微胶囊,盛装百里香精油。微胶囊可以调节精油释放的速度,使其释放模式匹配蚊卵的孵化规律:微胶囊干燥时,将精油封存其内;遇水后,微胶囊壳开始膨胀并释放杀幼虫剂。


  由于释放出来的精油浓度很低,它刚好可以杀死蚊子幼虫,而不危害到哺乳动物。同时,微胶囊壳低价、可以生物降解,对环境也很友好,适用于家庭及小型积水区域。由于幼虫在水中的活动能力有限,且更敏感。因此,使用这种化学防治剂对幼虫的防治效果优于成虫。


 微胶囊技术灭蚊示意图 | 参考文献[5]

 微胶囊技术灭蚊示意图


  今天,是第13个世界防治疟疾日。预防和减少疟疾的主要途径之一,就是控制传播疾病的蚊虫。


  愿你半夜被蚊子闹醒的次数越来越少;要经历疟疾病痛的人,也越来越少。