據(jù)世界衛(wèi)生組織稱，瘧疾影響著全世界數(shù)億人，每年造成超過(guò)40萬(wàn)人死亡。幾十年的殺蟲(chóng)劑使用未能控制攜帶瘧疾寄生蟲(chóng)的蚊子，并導(dǎo)致許多蚊子株中的殺蟲(chóng)劑抗性。作為回應(yīng)，科學(xué)家們開(kāi)始對(duì)蚊子和其他有助于根除蚊子的生物進(jìn)行基因改造。到目前為止，這些轉(zhuǎn)基因方法都沒(méi)有超出實(shí)驗(yàn)室測(cè)試范圍。
在研究論文發(fā)表在該雜志的2019年5月31日，發(fā)布科學(xué)，一隊(duì)來(lái)自馬里蘭州和布基納法索大學(xué)的科學(xué)家的描述一審轉(zhuǎn)基因方法的實(shí)驗(yàn)室外，以防治瘧疾。研究表明，一個(gè)自然發(fā)生的真菌 工程交付毒素蚊子安全地超過(guò)99%，在布基納法索，西非屏幕封閉，模擬村莊環(huán)境減少蚊子數(shù)量。
(資料圖)
“野生動(dòng)物學(xué)系的研究生，該論文的第一作者布萊恩洛維特說(shuō)：”目前，沒(méi)有轉(zhuǎn)基因瘧疾控制在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的道路上?！斑@篇文章標(biāo)志著邁出了重要的一步，為這一和其他轉(zhuǎn)基因方法的發(fā)展奠定了先機(jī)?！?/p>
“我們證明轉(zhuǎn)基因真菌的功效比野生型更好，因此它證明了持續(xù)發(fā)育的合理性，”UMD的杰出大學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)教授，該研究的共同作者Raymond St. Leger說(shuō)。
真菌是一種天然存在的病原體，可以感染野外的昆蟲(chóng)并慢慢殺死它們。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，它已被用于控制各種害蟲(chóng)?？茖W(xué)家使用了一種特異于蚊子的真菌菌株，并對(duì)其進(jìn)行改造以產(chǎn)生一種毒素，這種毒素可以比它們繁殖更快地殺死蚊子。這種轉(zhuǎn)基因真菌使其試驗(yàn)地點(diǎn)的蚊子數(shù)量在兩代內(nèi)坍塌至不可持續(xù)的水平。
“你可以把這種真菌想象成一種皮下注射針，用于向蚊子中提供強(qiáng)效昆蟲(chóng)特有的毒素，”St. Leger說(shuō)。
毒素是一種名為Hybrid的殺蟲(chóng)劑。它來(lái)源于澳大利亞藍(lán)山漏斗網(wǎng)蜘蛛的毒液，并已獲得環(huán)境保護(hù)局(EPA)的批準(zhǔn)，可直接用于控制農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的作物。
洛維特說(shuō)：“只需將轉(zhuǎn)基因真菌應(yīng)用于我們研究區(qū)掛在墻上的薄片，導(dǎo)致蚊子數(shù)量在45天內(nèi)崩潰?！?“它在殺滅抗藥性蚊子方面與非抗藥性蚊子同樣有效?！?/p>
洛維特說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，這種真菌會(huì)感染攜帶瘧疾的蚊子。傳播瘧疾的物種豐富阻礙了控制疾病的努力，因?yàn)椴⒎撬形锓N都對(duì)相同的治療方法作出反應(yīng)。
為了修飾真菌Metarhizium pingshaense以便生產(chǎn)和交付Hybrid，馬里蘭大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用了一種標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法利用細(xì)菌有意識(shí)地將DNA轉(zhuǎn)移到真菌中。科學(xué)家設(shè)計(jì)并引入真菌的DNA提供了制作雜交的藍(lán)圖，以及控制開(kāi)關(guān)，告訴真菌何時(shí)制造毒素。
控制開(kāi)關(guān)是真菌自身DNA代碼的副本。它的正常功能是告訴真菌何時(shí)在自身周?chē)⒁粋€(gè)防御性外殼，以便它可以隱藏昆蟲(chóng)的免疫系統(tǒng)。建造這種外殼對(duì)真菌來(lái)說(shuō)是昂貴的，所以只有當(dāng)它檢測(cè)到蚊子血液內(nèi)的適當(dāng)環(huán)境時(shí)才會(huì)付出努力。
通過(guò)將該開(kāi)關(guān)的遺傳密碼與制造混合物的代碼相結(jié)合，科學(xué)家們能夠確保其改良的真菌僅在蚊子體內(nèi)產(chǎn)生毒素。他們?cè)隈R里蘭州和布基納法索的其他昆蟲(chóng)身上測(cè)試了它們的改良真菌，發(fā)現(xiàn)真菌對(duì)蜜蜂等有益物種無(wú)害。
“這些真菌非常具有選擇性，”St。Leger說(shuō)?！八麄冎浪鼈儊?lái)自化學(xué)信號(hào)和昆蟲(chóng)身體特征的形狀。我們正在使用的菌株喜歡蚊子。當(dāng)這種真菌檢測(cè)到它在蚊子身上時(shí)，它會(huì)穿透蚊子的角質(zhì)層并進(jìn)入昆蟲(chóng)。不會(huì)為其他昆蟲(chóng)帶來(lái)麻煩，所以它對(duì)蜜蜂這樣的有益物種來(lái)說(shuō)是非常安全的。“
在實(shí)驗(yàn)室證明其轉(zhuǎn)基因真菌的安全性后，洛維特和圣萊格與布基納法索的科學(xué)同事和政府當(dāng)局密切合作，在模擬自然的受控環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。在布基納法索的一個(gè)農(nóng)村，瘧疾流行地區(qū)，他們建造了一個(gè)大約6550平方英尺的屏蔽結(jié)構(gòu)，他們稱之為MosquitoSphere。在內(nèi)部，多個(gè)屏蔽室包含實(shí)驗(yàn)小屋，植物，小型蚊子繁殖池和蚊子的食物來(lái)源。
在一組實(shí)驗(yàn)中，研究人員將一塊涂有芝麻油的黑色棉布掛在三個(gè)房間的每個(gè)小屋的墻上。一片接收與轉(zhuǎn)基因真菌綠僵菌(Metarhizium pingshaense)混合的油，一片接受含有野生型綠僵菌的油，一片僅接受芝麻油。然后，他們將1000只成年雄性和500只成年雌性蚊子釋放到MosquitoSphere的每個(gè)室中以建立繁殖種群。然后研究人員每天計(jì)算每個(gè)房間內(nèi)的蚊子45天。
在含有用轉(zhuǎn)基因真菌處理的薄片的室中，蚊子種群在45天內(nèi)暴跌至僅13只成年蚊子。這對(duì)于雄性來(lái)說(shuō)是不夠的，因此需要蚊子繁殖。相比之下，研究人員計(jì)算了用45天后用普通芝麻油處理過(guò)的室內(nèi)用野生型真菌和1,396只蚊子處理過(guò)的455只蚊子。他們多次運(yùn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同。
在實(shí)驗(yàn)室的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)感染轉(zhuǎn)基因真菌的雌性只產(chǎn)下26個(gè)卵，其中只有3個(gè)發(fā)育成成蟲(chóng)，而未感染的雌性則產(chǎn)下139個(gè)卵，導(dǎo)致74個(gè)成蟲(chóng)。
據(jù)研究人員稱，至關(guān)重要的是，新的抗瘧疾技術(shù)，例如本研究中測(cè)試的技術(shù)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)來(lái)說(shuō)很容易使用。黑色棉布和芝麻油相對(duì)便宜并且在當(dāng)?shù)厝菀撰@得。這種做法也不要求人們改變他們的行為，因?yàn)檫@種真菌可以與今天常用的殺蟲(chóng)劑一起使用。
洛維特說(shuō)：“通過(guò)非常密切地遵循EPA和世界衛(wèi)生組織的協(xié)議，與中央和地方政府合作，以滿足他們的標(biāo)準(zhǔn)并與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)合作以獲得認(rèn)可，我們已經(jīng)突破了障礙?！?“我們的研究結(jié)果將對(duì)任何提出擴(kuò)大新的，復(fù)雜的，可能引起爭(zhēng)議的瘧疾根除技術(shù)的項(xiàng)目產(chǎn)生廣泛的影響?！?/p>
接下來(lái)，國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)希望在當(dāng)?shù)卮迩f或社區(qū)測(cè)試他們的轉(zhuǎn)基因真菌。在諸如村莊等開(kāi)放環(huán)境中部署這種新方法之前，需要滿足許多監(jiān)管和社會(huì)基準(zhǔn)，但研究人員表示，這項(xiàng)研究有助于為此類(lèi)試驗(yàn)提供理由。
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