史迪西

如果說西瓜和冰淇淋是夏日最美好的回憶,那蚊子簡直可以算作夏天的噩夢。短裙與防蚊總是難以兼得,萬一被叮到臉或腳底更是有苦難言,防蚊水氣味刺鼻,足以讓人退避三舍。更嚴重的是,萬惡的蚊子還是不折不扣的“吸血鬼”,經由它們傳播的疾病每年造成傷亡無數。如今,谷歌母公司Alphabet旗下的實驗室正在推進一項“除蟲計劃”,擁有一個沒有蚊子的夏天可能夢想成真。
每年夏天總少不了要和蚊子斗智斗勇,在人類已經可以遠征外太空的高科技時代,小小的蚊子卻成了人們生活中的一塊心病。多年的斗爭歷史中,人類嘗試過用化學大法殺蟲劑滅蚊,卻無奈殺蟲劑對蚊蟲的效力會越來越低,而且對身體和生態環境都不友好;用物理方式——蚊帳防蚊、人力滅蚊,只在特定空間有效,無法大規模殺死蚊子;也有人提出及時清理所有可能會滋生蚊蟲的積水區,卻苦于受現實條件限制難以實現。
雖然人類在這場人蟲大戰中處于下風,但滅蚊的探索腳步不能停止。蚊子對健康的威脅要出乎很多人意料,可以說,蚊子是對人類生命安全威脅最大的動物:比如一種名為埃及伊蚊(Aedes aegypti)的品種,是登革熱、寨卡病毒、黃熱病、基孔肯雅熱病毒的攜帶者和傳播者,每年會造成全球上百萬人染病甚至死亡,對公共衛生健康造成了極大危害。4月25日被世衛組織選定為“世界防瘧疾日”,在不少地區的宣傳物料上,蚊子赫然占據了宣傳中心。作為瘧疾的傳染媒介,蚊子讓人防不勝防。據世衛組織透露,全世界約一半人口都處于罹患瘧疾的風險中。
不容樂觀的事實是,大部分經由蚊子傳播的疾病至今沒有有效的疫苗或者治療方法。在2014年WHO的一項統計中,蚊子牢牢占據最致命動物榜首,一年中“殺害”的人類數量比毒蛇、鱷魚、獅子老虎加起來都多(圖2)。就連出現在無數恐怖片中的鯊魚襲擊,在1916到2016這100年間造成的人類死亡案例也不過1035起,而蚊子造成的人類死亡,1天內就達到了1470起(圖3)。由蚊子引發的危險正逐漸受到人們重視,光是比爾蓋茨就投入了10億美元用于研究消除瘧疾。可它們似乎依然在肆無忌憚地生長,研究人員發現近年來這些疾病的傳播速度越來越快。
或許,是時候尋求新方法治理蚊子帶來的隱患了。
谷歌母公司Alphabet旗下的Verily實驗室決定接過這個挑戰,他們選定美國的夫勒斯諾市作為“除蟲項目”的大本營,開始了滅蚊實驗的第一步。
從2013年起,美國加利福尼亞州的夫勒斯諾市就飽受蚊群困擾,沒人知道這撥精力旺盛的蚊子從哪來,但大家都感受到了這群蚊子可怕的繁殖能力。從那時開始,偏愛溫暖潮濕環境的蚊子在這里駐扎下來,躲在水塘邊和居民的家中,開枝散葉,形成了不可忽視的規模。
直到2017年事情才發生了轉機,這一年實驗室的工作人員找到了克制蚊子的新方法——他們在這里分片區釋放了8萬只蚊子。隨后又在2018年4月到11月的蚊蟲叮咬高發期間,追加釋放了150萬只蚊子。每天早晨,載著蚊子的小卡車在各個街區游蕩“作案”,經過精密算法計算,每個區域被投放不同數量的蚊子,同時監控每一只的動向。
雖然這種“以毒攻毒”的方法乍聽之下不可思議,但事實證明,這項技術成效顯著:2017年的試驗讓該地區蚊子數量減少三分之二,2018年追加投放后,蚊子數量更是減少了95%。二期試驗在澳大利亞開展后,也收獲了蚊子數量削減80%的驚人成績。
為什么放出數百萬蚊子反而讓蚊群數量急劇減少?這源于Alphabet實驗室研究出的蚊群控制技術:釋放的蚊子并非常見的普通款,而是經過“改造”的特殊類型。
簡單來說,Verily的新技術核心是將大量改造過的“好蚊子”混入蚊群中來逐漸影響蚊群繁殖。而改造的關鍵是,“好蚊子”不能繁殖后代、不能傳播疾病。
為了實現這一關鍵,技術人員首先要用“沃爾巴克氏體”細菌感染蚊子,這種在自然界中分布最廣泛的共生菌以昆蟲為宿主,研究表明它們可以參與調節控制宿主的生殖系統。利用了這一特性,技術人員成功用這種細菌為雄性蚊子做了“絕育手術”。放歸大自然后,與改造蚊子交配的雌性蚊子將不會再生育后代,種群數量也會隨之大幅減少。早在上世紀60年代,這種蚊子絕育術就開始在小范圍內進行試驗,時至今日,越來越多的研究者發現了它的價值,技術也漸趨成熟。
接下來要解決的問題是,只有當好蚊子的數量達到一定級別,才能發揮對種群整體的影響。據測算,每次大范圍滅蚊都需要培育上百萬只改造蚊子。如此大規模的培育活動也對除蟲項目提出了挑戰。好在實驗室的工作人員設計了一套自動化培育系統,在“蚊子工廠”里,機器人們將放有幼蟲的培養盒打包儲存,定期喂養,保持溫度適宜其長大。
培育好的蚊子在釋放前,還要經歷一個篩選步驟,以保證蚊子和人類之間的安全底線。篩選的主要標準,是蚊子的性別。在自然中,雄性蚊子并不會叮咬人類,給人類帶來傳染疾病,所以只要將培育好的雄性蚊子挑選出來放歸自然即可。在以前,篩選蚊子性別是一項需要人工參與,極其低效的工作。不過除蟲項目的研究人員充分利用了AI人工智能,幫助識別分類蚊子性別,算法和人工智能極大地提高了篩選蚊子的效率。
放生后,這些絕育的雄蚊子會找到附近的蚊群進行交配,完成對蚊群生殖繁育的精準打擊。在每一只幾乎難以看清的小蚊子體內,還藏有技術人員植入身份識別標記,便于GPS后續追蹤。跟蹤到的數據會被采集回收,為精確預測下一次蚊子釋放的數量做準備。
與傳統控蚊方式相比,Verily實驗室的蚊子絕育術不僅做了大量數據分析準備,還運用了傳感器和自動化技術來監控蚊群活動,科技的運用讓這項新方法變得高效又安全。
雖然Verily有意將這項技術推廣到全球,把人類從被蚊子支配的恐懼中解救出來,但他們也面臨著不容忽視的阻礙。
比如很多人擔心完全消滅蚊子這一物種會造成自然界不可預測的生態失衡。對于這種擔心,工作人員也沒有答案。因為很少有學者去系統研究,蚊子在生態圈中究竟扮演怎樣的角色。不過除蟲計劃目前針對的對象是埃及伊蚊品種,而全球范圍內已經有很多機構在嘗試削減埃及伊蚊的種群數量。生物界也有一個共識是,消滅城鎮范圍內的埃及伊蚊對生態圈的影響非常微小,因為蚊子并不是其他生物的主要食物來源,蚊子也不具備給植物傳粉的功能。總體來看,相較于蚊子帶來的傳染病毒,和目前的化學防蚊技術對人類和環境造成的壓力,Verily的新型防蚊術危險系數相對較低。在未來,如果對埃及伊蚊的戰爭告一段落,研究人員將會把目光轉向其它蚊子種群:比如亞洲虎蚊(Asian tiger mosquito),他們希望這項滅蚊技術可以有效應用在所有種類的蚊子身上,不過距離消滅蚊子終極目標的實現,仍需要時間和大量實驗的檢驗。
另一個阻礙源于基因改造可能存在的爭議。不過值得注意的是,Verily以及其他對蚊子進行基因改造的科技公司們,都小心地選擇了在雄性蚊子身上開展試驗。因為叮咬人和繁殖后代的都是雌性蚊子,而雄性蚊子因為生理構造不同并不會參與咬人和生育的步驟,這一特性保證了試驗過后的雄性蚊子不會直接與人產生接觸影響,降低了基因改造帶來的風險。
除此之外,每次控制蚊群需要投放的蚊子數量讓人有些望而生畏,公司擔心這種“以毒攻毒”的辦法引發公眾抵觸情緒,進而反對好蚊子的釋放。為了獲得民眾理解,公司在街頭設立了一些體驗點,將改造后的雄性蚊子裝入箱中,路人可以將手伸進箱子中,感受這些好蚊子安全不咬人的特點。
雖然這項技術成效卓著,但花費不菲,讓它成為可廣泛應用的技術依然任重道遠。實驗室的資深研究員雅各布表示,現在研究的一個關鍵點在于,要如何降低成本和操作難度,讓貧困地區也完全可以負擔得起這種高效的滅蚊方法,拯救深受蚊子威脅的人民群眾。
蚊子絕育術邁出了大規模消滅蚊子的第一步,也許沒有蚊蟲煩惱的夏天和沒有蚊蟲傳染疾病的世界在不久的將來就能實現。在那之后,研究員們會不會將目標轉向萬惡的蟑螂呢?
二戰期間,為了控制蚊蟲傳染的疾病,被稱為“萬能殺蟲劑”的DDT廣泛投入使用,大大減少了感染瘧疾的人數,同時還帶來了農作物增產。隨著時間的推移,在上世紀60年代,很多科學家發現了DDT的危害,這種成分在自然中難以降解,還會在動物體內累積,美國國鳥白頭海雕險些因此滅絕。隨后,《寂靜的春天》一書控訴了DDT對生態圈的破壞,其他科學家也發現了DDT對人體的毒性。1972年美國全面禁止使用DDT,很多國家緊隨其后宣布禁用。不過在此之后,世界范圍內的瘧疾患者人數陡然上升,每年死亡人數高達100多萬。2006年,世界衛生組織呼吁非洲國家重新啟用DDT滅蚊,而后DDT再一次有效降低了非洲國家的瘧疾發病率,不過關于它的爭議卻還未停止。

2016年,飽受蚊子困擾的哥斯達黎加開展了一場針對蚊子的“細菌戰”,衛生部決定向容易滋生蚊蟲的積水區投放“多殺菌素”(Spinosad),破壞埃及伊蚊幼蟲的神經系統從而殺死幼蟲。雖然不會對人類造成傷害,但這種方法存在相當大的局限:人們很難顧及到每一個水塘,無法完全杜絕蚊蟲生長,而多殺菌素只對幼蟲有效,無法殺死成蚊。
離哥斯達黎加不遠的薩爾多瓦共和國也投入到了積極滅蚊的戰隊中,當地群眾采取了純自然的滅蚊方法——將一種名叫Sambo的魚放入水塘中,吃掉蟲卵。不過這種方法效率較低,很難大規模推廣。