
《自然》杂志探访该工厂时了解到,每周培育数以百万计的“抗病蚊子”绝非易事。
巴西沃尔比托(Wolbito do Brasil)工厂正在培育携带沃尔巴克氏菌(*Wolbachia*)的改良蚊子,这些蚊子的卵将被运往巴西各城市,助力降低疾病发生率。图片来源:巴西沃尔比托工厂
巴西,库里提巴
当生物学家安东尼奥·布兰当(Antonio Brandão)告诉别人自己在“蚊子工厂”工作时,对方往往满脸困惑。“他们总会问‘为什么要养更多蚊子?’”他回忆道,“‘我们这儿的蚊子已经够多了。’但当我解释说,这些实验室培育的蚊子能帮助遏制登革热传播——这种疾病每年在巴西导致数十万人感染,引发发热、头痛和骨痛——他们就会恍然大悟。”
布兰当所在的工厂并非普通的蚊子培育基地,而是全球规模最大的蚊子工厂,位于巴西南部城市库里提巴。该工厂于7月投产,预计每周能产出1亿枚埃及伊蚊(*Aedes aegypti*)卵。但与野生埃及伊蚊(登革热病毒的主要传播媒介)不同,工厂培育的蚊子携带一种无害的沃尔巴克氏菌,这种细菌能抑制蚊子传播登革热、寨卡等病毒的能力。研究人员计划将这些被称为“沃尔比托蚊”(wolbitos)的改良蚊子释放到巴西各城市:它们会与野生蚊子交配,雌性改良蚊子会将沃尔巴克氏菌传给后代,逐渐让当地蚊子种群都携带这种细菌。
“沃尔比托蚊”策略由非营利组织“世界蚊子计划”(WMP)牵头推进,目前已在哥伦比亚、印度尼西亚及巴西本土取得成效:在巴西东南部城市尼泰罗伊,释放携带沃尔巴克氏菌蚊子的区域,登革热病例数比未释放区域减少了69%[1]。巴西联邦政府已采用该策略对抗登革热——该国去年登革热确诊病例激增至创纪录的650万例——同时还搭配疫苗等其他预防措施。
然而,工厂研究人员发现,培育数百万只这类蚊子的难度远超预期,尤其是因为蚊子对温度等环境因素极为挑剔。《自然》杂志探访了“巴西沃尔比托工厂”——该工厂由世界蚊子计划、巴拉那分子生物学研究所,以及巴西卫生部下属研究机构菲奥克鲁兹(Fiocruz)联合成立的公司运营——并第一时间了解到,工作人员在8月底首次释放工厂培育的蚊子前,积累了哪些宝贵经验。
美国疾病控制与预防中心(CDC)流行病学家加布里埃拉·帕斯-贝利(Gabriela Paz-Bailey,现驻波多黎各圣胡安)表示,这些来之不易的经验将为全球其他地区遏制蚊媒疾病的努力提供参考。“巴西政府参与这一策略的过程,将带来许多值得借鉴的经验。”
忙碌运转的工厂
雌性埃及伊蚊只需少量水(比如废弃轮胎或瓶盖里的积水)就能产卵。这一特性使得在城市中阻止蚊子繁殖变得困难,但也为工厂提供了便利。工厂设计出一种类似药用胶囊的小型可溶解胶囊,每个胶囊可储存约500枚蚊卵。这些胶囊可被运送到需要的地区,只需加入少量水溶解,蚊卵就能孵化。胶囊中还添加了鱼饲料,为幼虫提供营养。
要培育如此大量的蚊卵,工厂首先需要依靠数百万只成年蚊子不间断地交配、产卵。研究人员会确保这些蚊子携带特定菌株的沃尔巴克氏菌——这种细菌可通过雌性蚊子传给后代。
跟随记者玛丽安娜·莱尼亚罗(Mariana Lenharo)走进巴西沃尔比托工厂,了解工厂如何培育并照料这些改良蚊子。
工厂内最引人注目的区域之一,是一间摆放着66个网状饲养笼的房间——每个笼子大到足以容纳一个人站立,总共饲养着约1000万只蚊子。雌性蚊子会在每个笼子底部的纸条上产卵。这些比沙粒还小的黑色蚊卵会被收集起来,要么装入胶囊,要么留在工厂内孵化,以补充笼中的蚊子数量。
不过,要让蚊卵在受控环境中孵化并顺利发育,并非易事。埃及伊蚊在生命周期的每个阶段,对温度和湿度都有特定要求。研究人员会将蚊卵存放在凉爽潮湿的房间,防止其干燥;而幼虫则需要更温暖的环境,这意味着随着蚊子发育,工厂需要将它们转移到其他气候可控的区域。“这些蚊子非常娇嫩。温度或湿度的细微变化,都会影响它们的生长,进而降低产卵量。”工厂生物学家玛琳·萨拉扎(Marlene Salazar)说。
“血液需求”难题
即便只是给蚊子喂食,也比研究人员最初预期的更复杂。血液是埃及伊蚊饮食中不可或缺的部分:雌性蚊子需要吸血才能产卵。但在拥挤的城市里,野生蚊子能不受限制地获取新鲜人血,工厂培育的蚊子却无法享受这种“待遇”。巴西及其他国家此前为科研培育蚊子的小型工厂,通常依赖血库捐赠即将过期的血液样本。但沃尔比托工厂满负荷运转时,每周需要70升血液——这个量比一个高大的厨房垃圾桶还多。显然,依赖人血是不可持续的。
为此,工厂找到了新的血液供应商:当地一家马场。那里的马匹会定期献血,用于制作抗蛇毒血清。每匹马一次可献血8升,且不会受到伤害。工厂首席执行官、蚊子研究专家卢西亚诺·莫雷拉(Luciano Moreira)表示,蚊子仍在适应这种“新食谱”。“我们培育的蚊子种群可能需要几代时间才能适应动物血液,”他说,目前工厂会在动物血液中混入少量人血,帮助蚊子逐步适应。
(图片说明:该工厂拥有60多个网状饲养笼,每个笼子饲养着约1000万只蚊子,它们在笼内交配、产卵。图片来源:玛丽安娜·佩雷拉·莱尼亚罗/《自然》杂志)
工厂研究人员还发现,要让沃尔比托蚊在野外存活并发挥作用,需要先对它们进行“强化训练”。在巴西许多城市,野生蚊子已对杀虫剂产生抗药性——居民和市政府普遍使用杀虫剂。这使得野生蚊子比沃尔比托蚊更具生存优势。为了让沃尔比托蚊拥有同样的抗药性,工厂会从目标释放城市捕捉野生蚊子,在实验室中与携带沃尔巴克氏菌的雌性蚊子杂交。“释放对杀虫剂敏感的蚊子种群毫无意义,”布兰当说,“那样杀虫剂只会杀死我们培育的蚊子,而当地野生蚊子却能存活下来。”
研究团队会在每个释放区域用陷阱持续收集并检测蚊卵,以确认沃尔比托蚊是否成功与野生蚊子交配。帕斯-贝利指出,这种长期监测对于追踪登革热病毒是否会进化出对沃尔巴克氏菌的抗性,也至关重要。
应对当地质疑
不过,沃尔比托蚊并非工厂需要应对的唯一“难题”。自7月工厂正式投产以来,网上一直流传着谣言:尽管已有大量研究证明相反结论,但仍有人声称工厂培育的蚊子在传播疾病,而非遏制疾病。“在巴西,我们有很多支持者,但也有不少反对者。”莫雷拉说。最近,一名反对者来到工厂外拍摄视频并发布到网上,甚至有网友在评论中建议“放火烧掉工厂”。“我们不得不报警。”莫雷拉表示。
工厂实施经理加布里埃尔·西尔维斯特·里贝罗(Gabriel Sylvestre Ribeiro)说,如今他的部分工作就是澄清关于工厂的不实信息。在特定区域释放蚊子前,社区沟通团队会组织会议、研讨会和互动活动,向当地居民解释这项技术,同时通过调查确认居民是否理解并支持释放计划。“我们发现,居民的接受率一直很高,超过90%。”西尔维斯特说。
8月27日,该工厂在巴西南部的圣卡塔琳娜州首次释放了改良蚊子。接下来,沃尔比托蚊还将在巴西首都巴西利亚的上空“登场”。
转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自孙学军科学网博客。
链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-41174-1500481.html?mobile=1
收藏