转基因蚊子试验惹争议:想让蚊子不孕不育,却产生了新变种?

  2013年以来,数千万只基因改造蚊被投放至巴西城市雅科比纳(Jacobina),它们会和野生蚊子杂交,并且后代会不育,这样能大幅降低当地野生伊蚊的数量。然而,近期发表于《科学报告》的研究指出,当地的蚊子种群中已经检测到了源自基因改造蚊的基因,这说明它们和野生蚊杂交的后代也能传递基因。研究推测这种新的“混血”蚊子可能生存能力更强,会变相加速病毒传播。但这一观点也遭到生物公司与一些专家的质疑和反对。

  编译丨于颖卓

  审校丨杨心舟

  “以蚊治蚊”的计划

  伊蚊(Aedes)是蚊科中最大的属,有近1000个不同的蚊子物种,我们所熟知的“花蚊子”(白纹伊蚊),以及对人类威胁最大的埃及伊蚊(Aedes aegypti)都属于伊蚊属。

  埃及伊蚊是多种致命传染病的主要传播媒介,它们携带的病毒可导致黄热病、登革热、寨卡等多种疾病。埃及伊蚊不仅危害着人类的健康,还给全世界造成了巨大的经济损失。其中,巴西等国家更是饱受其害。

  

转基因蚊子试验惹争议:想让蚊子不孕不育,却产生了新变种?

  埃及伊蚊,登革热、黄热病等多种致命传染病的主要传播媒介(来源:Wikipedia)

  由于目前针对蚊媒传染病的有效疫苗和药物少之又少,科学家主要倾向于切断这些传染病的传播渠道,即想办法控制或消灭携带病毒的蚊子。传统的方法主要是利用杀虫剂进行灭蚊,但鉴于它容易使蚊子产生耐药性,又对生态环境具有较大的破坏性。现在,科学家正积极寻求更为有效的对策,而基因改造技术,正是其中颇具吸引力的一种新方法。

  十多年来,英国的生物技术公司Oxitec一直对转基因蚊子进行试验。他们的策略是在不咬人的雄性埃及伊蚊体内植入一种致死基因,当野生雌蚊与之交配后,这种致死基因会传递给下一代,导致其代存活能力极差且“不孕不育”,从而显著降低蚊子的数量。

  

转基因蚊子试验惹争议:想让蚊子不孕不育,却产生了新变种?

  Oxitec成功研发出了理想的转基因伊蚊,代号OX513A。他们首先将分别拥有古巴和墨西哥血统的埃及伊蚊进行了杂交,然后向杂交品种体内植入了两种基因——一种可致后代死亡,另一种可产生荧光蛋白从而便于追踪。在实验室条件下,OX513A与野生型交配后,仅有3%左右的后代能够存活至成年,而且Oxitec相信,剩下的少数的幸存者也不具有生育能力。

  前景似乎一片光明。

  于是,巴西政府出资购买了OX513A,以期控制当地肆虐的蚊子和其引发的登革热。从2013年开始,Oxitec每周向巴西东部巴伊亚州的雅科比纳市投放大约45万只OX513A雄蚊,并持续投放了27个月。根据Oxitec的报告,当地野生蚊子的总数下降了90%,成果喜人。

  意想不到的基因传递

  按照Oxitec的完美设想,OX513A和当地野生雌蚊交配后,下一代存活率极低,且无法拥有生育能力。然而,事实真是如此吗?

  耶鲁大学的进化生物学家Jeffrey Powell带领他的研究团队进行了独立调查。在投放项目开始后的第6、12、27个月,他们对雅科比纳的多个地点的伊蚊幼虫进行了三次采样和基因分型,最后一次属于连续采样,一共持续了3个月。

  

转基因蚊子试验惹争议:想让蚊子不孕不育,却产生了新变种?

  分析结果与Oxitec的报告大相径庭,研究团队发现,当地蚊子的基因组与原先相比发生了明显的变化,样本中大约10%到60%的个体拥有了来自OX513A的基因。这意味着,OX513A与野生雌蚊的后代不仅可育,还产生了不少拥有巴西、古巴、墨西哥的“三国混血”。而按照Oxitec原先的描述,杂交后代应该会不孕不育,迅速死亡,因此OX513A的基因不应该传递下去。也就是说,这一切原本不应该发生。

  Powell对此现象表示担忧,他猜测新型蚊子有可能比它们的父辈更强大。研究团队检测了新变种对登革热和寨卡病毒的传播率,但并未发现显著差异。然而,研究人员认为这只是在实验室条件下进行的测定,这些新变种在野外传播其他病毒的能力也许会有所不同,又或者OX513A的基因渗入可能会增强新变种对于杀虫剂的耐药性。

  Powell强调:“虽然目前新变种没有显示出任何已知的健康风险,但是未知的结果才是最令人担忧的。”

  值得注意的一点是,在投放项目后期,研究团队采集到的伊蚊样本中OX513A的基因渗入明显减少。另外有研究表明,雄蚊投放初期对当地的伊蚊起到了巨大的抑制作用,但不知为何,18个月以后,抑制作用大大减弱,伊蚊数量又逐渐恢复到了原先的水平。

  Powell等人猜测,雅科比纳的雌蚊可能产生了“交配偏向”现象,即雌性不愿意与繁殖能力弱的雄性进行交配,而这些基因改造蚊可能位列其中。

  反驳和质疑声

  Powell等人的论文于9月10日在《科学报告》上发表后,遭到了Oxitec方面的强烈反驳。

  公司发言人称,Powell团队的研究包含了“大量虚假的、推测性的和未经证实的说法”。在一份长达三页纸的文件中,Oxitec指责论文并没有发现“OX513A雄蚊的投放对当地的人群或者环境有任何实质性的负面影响”,却充斥着各种误导性的猜测。早在野外实际投放之前,公司内部的试验结果就表明向OX513A插入的“致死基因”并不会让蚊子后代100%致死,后代仍有小概率存活。发言人表示,公司“非常清楚这一点”。

  对于论文中提及的“交配偏向”这一说法,Oxitec也进行了驳斥:全球范围内已经投放了大约10亿只转基因雄蚊,从未有人观察到“交配偏向”的现象。

  争议持续发酵,一些与Oxitic没有利益关系的科学家也站了出来,对该论文表达了自己的质疑。

  宾夕法尼亚州立大学的昆虫学家Jason Rasgon肯定了论文中遗传学发现的重要性,但他也表示其中的一些猜测显得夸大其词且不负责任。Rasgon认为,作者应该在论文里强调,在新出生的蚊子里并没有发现转基因蚊DNA里的致死基因和荧光蛋白基因。现在雅科比纳蚊子种群里发现的新基因只不过是来自OX513A雄蚊的“遗传背景”,即OX513A基因中本来就有一些来自古巴和墨西哥种群。

  Powell的研究团队猜测拥有三国血统的新蚊子“可能”比现有种类的蚊子更加难以对付,但Rasgon指出这样的猜测缺乏数据支撑。Rasgon担心,这篇论文可能会激发民众对于转基因生物的怀疑情绪,因此希望论文做出相应的澄清。

  鉴于该论文的结论遭到了来自各方的批评与质疑,9月17日《科学报告》的编辑在网页上增加了一条声明,表示会在近期对这些问题进行答复。

  

转基因蚊子试验惹争议:想让蚊子不孕不育,却产生了新变种?

  仍在进行的试验

  现在,Oxitec并没有停下研发的脚步。他们已经采取了一系列改进措施,使得第二代转基因蚊子能够更有效地传播致死基因。与以往不同,新一代致死基因只会杀死吸血的雌性后代,而雄性后代则得以存活,从而能够继续传递致死基因。今年6月 Oxitec宣布,他们在巴西的田间试验取得了巨大的成功,当地的蚊子数量下降了96%。

  美国德克萨斯州和佛罗里达州也在考虑使用Oxitec的转基因蚊子来控制当地的蚊子种群数量。最近,Oxitec向美国相关部门提供了他们的新型转基因蚊子以供审查。9月11日,美国环境保护署公开了Oxitec的申请,向民众征求意见。一旦获得批准,这些新型蚊子很快就会在佛罗里达群岛进行第一次的投放。

  相关链接:

  https://www.nature.com/articles/s41598-019-49660-6

  https://www.the-scientist.com/news-opinion/gm-mosquito-progeny-not-dying-in-brazil--study-66434

  https://www.sciencemag.org/news/2019/09/study-dna-spread-genetically-modified-mosquitoes-prompts-backlash

  https://www.sciencemag.org/news/2019/09/study-dna-spread-genetically-modified-mosquitoes-prompts-backlash

  https://news.yale.edu/2019/09/10/transgenic-mosquitoes-pass-genes-native-species

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