對付蚊子有奇招：改變性別，破壞嗅覺？

蚊子的「雌雄轉換」成為現實

最近，美國弗吉尼亞理工大學的研究人員們聲稱已經從埃及伊蚊身上找到了決定蚊子性別的基因，稱其為「Nix」，並已用它來改變雌蚊身上的性器官。研究人員把Nix基因注入到蚊子的胚胎中後，超過三分之二的雌蚊長出了雄性生殖器和睾丸。然後，研究小組又把Nix基因從雄蚊的身上移除，之後它們長出了雌性生殖器。

70年前，科學家就知道有一種基因控制著蚊子的性別，但是沒有人能找到這種基因。弗吉尼亞理工大學的研究人員們通過大量的電腦分析，找到了這種天然存在於雄蚊體內的基因。接著，他們利用CRISPR-Cas9這種基因編輯工具使雄蚊子體內的這種基因失活，令其長出了雌蚊的性器官。這項研究為控制蚊子性別的策略提供了依據，即可以將吸血鬼雌蚊轉化成無害的雄蚊。但研究人員認為，他們的方法目前尚不完善，可能還需要幾年的時間去優化。

野生蚊子（WT）與經過基因技術處理的蚊子（Nix）生殖器官的比較

讓蚊子全部生雄性後代

其實，科學家一直都在嘗試在基因層面上尋找降低蚊子危害的辦法。例如，在2014年發表的一篇論文中，英國帝國理工學院的研究人員開發出了一種新的基因方法來防治瘧疾，該方法可使蚊子不再繁殖出雌性後代。我們知道，雄性精子中的X染色體可以決定它的後代為雌性，針對這個特點，研究者把一種名為「I-PpoI」的DNA切割酶植入了雄性甘比亞按蚊的體內，如此一來，雄性甘比亞按蚊所攜帶的X染色體幾乎全部被剔除，這就意味著這種經過基因處理的雄蚊的後代幾乎都是雄性蚊子。數據顯示，在第一次實驗室實驗中，蚊子所繁殖後代中的95%是雄蚊。隨後，研究人員從野外捕獲了5 群甘比亞按蚊進行實驗，結果有4群蚊子在經過6代繁育後由於不再有雌蚊而滅絕。

I--PpoI二聚體結構

破壞蚊子嗅覺的努力

或許，前面這些讓蚊子徹底斷送香火的做法有點殘忍，那麼接下來，科學家的策略就顯得「人性化」多了。對於蚊子來說，嗅覺極為重要，是其覓食、吸血、尋偶、產卵的依靠。

蚊子的觸角是感受氣味的主要器官。雌性甘比亞按蚊的觸角具有四種類型的薄壁感受器，分別為毛形感受器、錐形感受器、腔錐形感受器以及瓶形感受器。電生理和行為學研究表明，用於感受氣味分子的感受器主要是毛形和錐形感受器，其中，毛形感受器對人體氣味的微量物質具有很強的敏感性，而錐形感受器是僅次於毛形感器的另一類重要的嗅覺感受器，對人體散發在空氣中的重要物質——乳酸和氨水具有很強的敏感性。腔錐形感受器和瓶形感受器是溫度感受器，用於感知人體周圍空氣的溫濕梯度。

環境中的氣味分子進入感受器後，在感受器中運輸或擴散開，當氣味分子與受體蛋白結合以後，便激活了神經元的一系列活動，最終使蚊子感知到氣味，整個過程除了氣味受體結合蛋白以外，還有嗅覺受體蛋白和氣味降解酶等參與其中。所以說，為什麼蚊子對出汗多的人情有獨鍾，那是因為汗液中的乳酸、氨類等化合物尤其容易被蚊子感知到。

針對蚊子的嗅覺特性，科研組使用了一項名為鋅指核酸酶的技術。根據這項技術, 用結合蛋白質可破壞蚊子體內的orco基因。orco是一個編碼蚊子體內嗅覺受體的基因，當orco產生突變時，蚊子就不會再組建嗅覺受體。這相當於破壞了他們的嗅覺，使蚊子不再把人類當作攻擊目標。甚至，它們對避蚊胺的氣味也變得毫不在意。

來自「嗅覺原理」的靈感

人類發明的殺蟲劑曾經是蚊子的一大殺手，但是由於被長期大量的使用，蚊子的耐藥性也不斷增強，而且，殺蟲劑的生產及使用對環境也有污染破壞。因此，很多研究者傾向於製造出，包括蚊子在內的昆蟲嗅到後產生驅避而不敢接近的化學物質（驅避劑）。正是因為蚊蟲是被人類的身體熱量、呼出的二氧化碳，還有人體散發的氣味（主要包括乳酸、1-辛烯-3-醇）強烈吸引而搜尋到宿主，所以幾乎所有蚊蟲驅避劑都是通過影響蚊蟲的嗅覺感知機制，從而誘導出蚊蟲的驅避行為。驅避劑可以從植物的莖、葉、花、果中提取，也可以用化學合成方法獲得。

避蚊胺

避蚊胺是美國農業部在上個世紀開發出的一種化學驅蚊產品，其驅蚊效果得到了國際公認。近年來，有人把避蚊胺製成微膠囊，避蚊胺分子從微膠囊的孔道中釋放出來，這樣既可以延長其使用的時間，又能減少人體皮膚對避蚊胺的吸收量。更一步的，紡織專家將包裹有驅蚊劑的微膠囊附著在纖維上，這樣就可以生產製造出帶有驅蚊功能的衣服、襪子。

被放大1000倍的避蚊胺微膠囊

但是，也有研究表明，當人體有複雜氣味存在時，避蚊胺反而顯著增強蚊子向宿主飛行的概率。而美國科學家新開發的代號為「VUAA1」的化學分子，其驅蚊效果不僅是避蚊胺的1000倍，而且闡釋了一種全新的驅蚊機制。以避蚊胺為代表的傳統驅蚊機制，都是讓蚊子優先聞到驅避劑，以掩飾人體氣味，當蚊子聞到驅避劑後便主動避開。而VUAA1的作用在於，它能激發蚊子的嗅覺系統中的受體蛋白產生一系列反應，從而使蚊蟲基本喪失嗅覺的分辨能力，從而無法正常搜尋到人體。

VUAA1

通過這些例子，我們可以看到科學家們為控制蚊子危害所做的不懈努力，也可以感受到科學的強大力量。不過，歷史上曾經有很多雄心勃勃的科學計劃在人們的翹首企盼中沒了下文，但所有這些努力至少也給控制蚊蟲和蚊蟲帶來的傳染疾病帶來了很大的希望。

（作者：黃曉東）

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