有谁会想到,小小的蚊子竟然是动物界头号人类杀手,每年有大约70多万人死于蚊子带来的传染病。寨卡、疟疾、登革热这些可怕的疫病都随着这扰人的嗡嗡声席卷四方。
现在,新的基因编辑技术使科学家能消灭这些瘟疫的携带者——蚊子
但他们应该使用它吗?

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(一群处于实验室环境控制下的蚊子,戴维尤德摄)

讨人嫌的蚊子和它的蛋   


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 肉眼看冈比亚疟蚊的蚊子卵,就像一个小小的暗斑,不过呀,在100倍显微镜下,它就像一颗脂肪粒,像黄瓜一样微微弯曲,两端稍窄。在野外,它通常藏匿于浅水里,很容易发现。这些小玩意  生存能力极强,即使生存在非洲撒哈拉以南的被阳光照耀的水坑里,也是没有问题的,因为它可以在大约80华氏度的潮湿的地方生存下来。安德烈哈德蒙是一位在读的分子遗传学博生,他用画笔区别出不同种类的蚊卵,并将这些蚊卵放在显微镜载玻片上观察。哈德蒙寻找着蚊卵狭窄的末端,这是未来这些蚊子产生生殖细胞的地方,他轻轻推动操纵杆,控制一个微型针头从这刺穿卵膜,然后按下按钮,向里边喷射一些DNA。ه遗传物质是否达到它的结合目标区域,通常对蚊子来说,这是一个运气的问题。哈蒙德的成功率大概在20%左右,在这个领域,这样的成功率已经使他十分骄傲。

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冈比亚疟蚊曾经被认为是世界上最危险的动物,严格意义来讲,只是这个物种中母蚊会吸血然后造成间接的伤害。它的咬伤是很小的损伤除非它是传播疟疾的寄生虫,即镰状疟原虫,它是人类间的一个主要传播媒介。自2000年来,尽管通过国际间小伙伴的巨大的努力,目前世界人口的疟疾死亡率已经被降至一半,世界卫生组织仍然估计在2015年,有超过400,000例致命的病例,非洲是最严重的地方,而且儿童特别容易受到感染。比尔与梅琳达盖茨基金会做出决定,准备优先考虑资助疟疾的防控和治疗。初步准备拿出超过500万美元用于在发展中国家上面。当然另一部分基金会的钱用于位于伦敦的帝国学院的安德列克利桑迪实验室的医学研究。

小伙伴的DNA武器

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1994年,克里斯蒂进入帝国学院的时候就对分子遗传学感兴趣。他觉得可以将分子遗传学运用到蚊子的防治上面。但一个不得不考虑的问题出现了,蚊子在交配的时候乱伦现象十分严重。鬼晓得,它们是如何分辨的女友和炮友,这一对对的,干柴烈火的,渍渍渍···

但这点困难这能抵挡住我们聪明的小伙伴吗?某同事就提出提出了一个解决办法:(注,反正说起来挺厉害的,你要是也厉害就看看啊。)用一个通用的传输通道,传递突变因子。这样可以覆盖继承和演变的一般过程。被召回的基因又重新编入DNA序列然后组成染色体,组成的染色体中包含有人的23对染色体和蚊子的三对染色体。基因驱动包括从一对染色体复制一个突变基因到另一对染色体上。

通俗一点就是:一段DNA通过设定的突变,通过遗传到下一代,下下一代。

高能!前方高能!

在接下来的十几年里,克里斯蒂将与托尼诺兰等高级研究员一起研究使雌蚊不孕的突变基因,他们面临的挑战是创建一个特定的基因驱动去复制这些突变,这是一个繁琐而长久的DNA剪切酶构建过程。最终于2012年,加州大学伯克莱分校的研究员詹妮弗•杜德纳和她的同事们研究出了一种具有革命性的基因编辑技术(CRISPR,即成簇的、规律间隔的短回文重复序列)。当病毒侵入时,细菌会复制病毒的遗传密码部分,然后记录到重复的基因编辑块之间,下一次细菌看到这一串密码,Cas9会指导RNA(核糖核酸)序列准确地切除病毒基因。现在克里桑蒂及其团队能通过Cas9指导RNA在想要复制和传递的材料里找出基因的任一部分。

总归一句话:在理论上,这种方法可以消灭所有种类的蚊子。

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蚊子到底是杀是留

 

QQ图片20160606223525 否能将蚊子完全消灭呢?研究人员均持怀疑态度。 “要将整个物种在地球上消除,我认为这个想法不切实际,”来自伊利诺伊州立大学的生态学者史蒂文补充道,“但是运用这个技术适当的减少当地的物种,甚至消除当地有害的物种,这或许是一个好方法。”

 这项技术已经成功的在其他物种上做过类似的实验,并且行之有效。从上个世纪50年代开始,美国昆虫学家爱德华在实验丛林中消灭了对牛群和棉花作物有极大破坏的害虫——苍蝇及其幼虫。他们采用“昆虫不育技术”,培育和孵化数百万只苍蝇,利用对细胞有极大杀伤力的电磁波——伽马射线(也成为y射线)使雄性物种绝育,然后在有大量的沼泽野生物种中释放他们,与不育雄性交配后的雌性将不孕后代。这项技术现在用来控制地中海果蝇疫情的爆发。

但是当“昆虫不育技术”实验的对象变成蚊子,结果有喜有忧。通过辐射灭菌,大大减少了后代的数量,然而也有证据显示,这种辐射也可能会影响蚊子的交配行为,也就是蚊子们都冷淡了。

因此,研究人员正在研究没有辐射的更为先进的“昆虫不育技术”。

然后他听到关于CRISPR-Cas9(CRISPR,即成簇的、规律间隔的短回文重复序列。当病毒侵入时,细菌会复制病毒的遗传密码部分,然后记录到重复的基因编辑块之间,下一次细菌看到这一串密码,Cas9会指导RNA(核糖核酸)序列准确地切除病毒基因。现在克里桑蒂及其团队能通过Cas9指导RNA在想要复制和传递的材料里找出基因的任一部分。)他说,“他喜欢对蚊子进行基因修改,而不是让他们灭绝。作为人类,我不想看到物种的消灭,尽管很讨厌它。”如今,他已经做出来抗体生成基因,并在准备进行测试。虽说收集蚊子这个事好做,但是,审批这个项目十分麻烦。

是的,我们可以任性的选择消灭多种类的蚊子。但是这种肆意的消灭物种一定会这对生态系统造成巨大的伤害。很多以蚊子为食的动物也会收到威胁。

有些人会说蚊子可以传染很多病毒,比如西尼罗河病毒,这些传染到人身体是很恼火的。但是经我们改造的蚊子会很少的触及人类。就算被感染,我们还是有足够长的时间进行治疗。我们现在关注的本身应该是在CRISPR 上面。在他所应用的地域和应用后的影响。“我们到底是想生活在一个纯正的自然,还是一个改造的自然。”还有一种恐惧是如果这项技术流入到恐怖分子手中。让蚊子变成一个基因武器,对人类传播病毒,那就可怕了。

基因技术的发展是对是错

QQ图片20160606223704帝的科学家觉得让老鼠去做基因武器的载体,比蚊子要强劲的多,所以当这项技术真正达到应用状态后,我们将如何限制它的使用。

虽然这种技术面临的问题很多,但是其发展速度仍然很快。例如,哈佛大学的科学家们最近修改了CRISPR序列,以至于它可以改变基因序列的一个字母,使其更容易防止阿尔茨海默氏症、乳腺癌等疾病。CRISPR也打开了传递给下一代的编辑生殖细胞系的细胞遗传物质的潘多拉盒子。这对于携带基因疾病的少数人来说可能是巨大的好处,如亨丁顿舞蹈症(Huntington’s disease)。麻烦的是, 为所谓拥有特定相貌或智力的“设计婴儿”打开了大门,人们可以删除那些不危及生命的多余的基因(如乳糖不耐症),或添加传达特征的基因如运动能力、寿命和智慧。

当然技术的发展还引起了很多伦理学家的关注。他们认为,科学家通过技术对人类胚胎进行编辑,会导致对他人未来的设计和不尊重。

“我们人类是一种对知识有无穷欲望的物种。”对于61岁的克里桑蒂来说,他已经准备好去攻克它了。 “我想在我有生之年看到消灭疟疾,”他温柔的说。

Dr. Andrea Crisanti with his team of researchers leading a research project at the Crisanti lab, Imperial College London on June 18, 2014. Dr. Burt, Dr. Crisanti and their colleagues investigate how to use homing endonuclease genes (HEGs), so called “parasitic” genes that can spread rapidly through mosquito populations even if they harm the host insect as a way to move newly introduced traits, such as sterility or inability to transmit disease, through a population quickly. The goal is to eradicate mosquito populations or render them unable to transmit malaria.

在去年发表的一项研究中,克里桑蒂和他的同事们培育出一种不育突变率达百分之75的蚊子种群。

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