互动科普

在2011年的那3个月中，我们每隔一周就会释放一次蚊子。在当地居民的许可下，我们有两个主要的活动社区，它们都集中在旅游名胜大堡礁的凯恩斯市附近。在这片社区中，每隔四幢房子，我们就会从货车中取出一个杯子，打开盖子，放出50只蚊子。

这可不是普通的蚊子，它们每一只都感染了沃尔巴克氏体（Wolbachia），这是一种可以在昆虫体内寄生的常见细菌。沃尔巴克氏体之所以引起我们注意，是因为它或许可以阻止登革热病毒在蚊子体内复制。如果病毒不能复制，蚊子就不会把它传染给被叮咬的对象，登革热也就不会再传播。

采用让蚊子感染细菌阻止登革热传播，只是间接的办法，但目前并没有多少其他方法可选。全球范围内，每年约3.9亿人感染登革热，由于该病可能导致强烈的关节痛，所以人们又把这种疾病称为“断骨热”。眼下并没有针对登革热的特殊药物或治疗方法，最主要的预防策略还是杀灭传播疾病的蚊虫（如埃及伊蚊）。然而，一般的杀虫剂（如双硫磷类）已经因为滥用而使蚊虫产生了耐药性，在白天叮人的习性也让蚊帐无法抵抗埃及伊蚊的进攻。目前看来，让野生蚊群感染沃尔巴克氏体，是最有希望阻击登革热传播的手段之一，它不仅可阻止登革热，还可能可阻击疟疾等其他通过蚊虫传播的疾病。

用沃尔巴克氏体感染蚊子阻击登革热，并不容易。在自然环境中，传播登革热的蚊虫不会感染这种细菌，我们必须在实验室里用人工方法感染它们。换言之，在实验室内，我们得用沃尔巴克氏体感染蚊子，使它能获得抵抗登革热病毒的能力，然后把它们放生到野外。我们希望这些蚊虫在野外的自然环境中交配、繁殖，并把细菌传染给它们的后代。研究证明，沃尔巴克氏体可使蚊虫减少产卵，但它本身对蚊子和环境无害。因此，这种方法对人类而言，潜在的好处不言而喻：当自然环境中感染细菌的蚊子占到大多数后，人类感染登革热的比例就会下降。

控制蚊虫

蚊子是地球上最致命的生物之一。在1898年的美西战争中，因为埃及伊蚊传播黄热病导致的美军伤亡要比对手的炮火更惨重。疟疾是一种寄生虫病，可通过携带寄生虫的蚊子叮咬传播，仅在2012年，它就夺去了大约627 000人的性命。目前，由埃及伊蚊传播的登革热在全球范围内快速扩张。据世界卫生组织资料，当前全世界约有一半人口暴露在登革热发病的风险下。埃及伊蚊腿部有白色条纹，胸部有七弦琴状斑纹，很容易辨认。它们可以在任何积水中滋生，所以很难控制。世界上所有热带和亚热带气候地区，比如非洲、美洲、地中海东部、东南亚以及西太平洋地区都能发现过这种蚊子。其实伊蚊本身并不是登革热病毒的宿主，它们只是通过叮咬感染了病毒的人类才获得这种病毒的。

登革热病毒传播机制很简单。雌蚊为了产卵，需要摄取血液中的蛋白质，所以它们会叮人吸血（雄蚊不会叮人）。如果雌蚊偶然叮咬了携带登革热病毒的人，在经过大约8到12天的复制周期后，病毒就会增殖，此时蚊子再叮咬另一个人时，就会把病毒注入这个人的血液中，造成感染。沃尔巴克氏体能抑制病毒在蚊体内的复制，从而阻断登革热病毒的传播过程。

1924年，在一次解剖家蚊的过程中，人们发现了沃尔巴克氏体。然而，它一直没引起大家的兴趣。直到20世纪70年代，研究人员发现它能在特定条件下阻止蚊卵的孵化，这种特性或许能帮助我们控制蚊虫。到20世纪90年代，科学家又发现，一些沃尔巴克氏体还可能缩减昆虫的寿命，这又在提醒我们，有效利用沃尔巴克氏体或许是控制虫媒传染病的一种新方法。

在20世纪80年代，我做博士研究生时，第一次认识了沃尔巴克氏体。那时我想，要是我们能利用它来控制蚊媒传染病就好了。假如我们能缩短蚊虫的寿命，哪怕仅仅是一小点时间，都可能减少它们传播疾病的能力。

虽然这种细菌在昆虫中很常见，能在60%以上的昆虫（其中包括某些吸人血的蚊子）体内检测到沃尔巴克氏体，但是，它们一般不会跨种传播。因此，自然界中的沃尔巴克氏体并不会直接感染给埃及伊蚊。我们需要找到一种办法，使来自某种昆虫的沃尔巴克氏体感染埃及伊蚊。这对我们而言，是一项巨大的挑战：在启动这个项目时，我们想让来自果蝇的沃尔巴克氏体感染埃及伊蚊。整个研究花掉了十余年的时间，是一个极其冗长乏味的过程。

让蚊子感染沃尔巴克氏体

想象一下，把一支针戳进一个气球，在不弄破气球的情况下再把针取出来，这就像用沃尔巴克氏体感染蚊卵的过程。在实验室里，我的团队用显微注射针从果蝇体内提取细菌，再直接注入新产的蚊卵中。刚开始时，蚊卵很容易被刺破，后来，我们对成千上万的蚊卵做了实验，才逐渐取得成功。

当我们掌握了感染蚊卵的技巧后，又迎来了新的问题。沃尔巴克氏体往往在蚊子繁衍到第一、二代后就消失了，这意味着感染后的蚊子无法像我们希望的那样在野外自然传播细菌。最后我们发现，在从果蝇中获得细菌后，必须调整细菌的生存条件使其适应新宿主，在此以后，才能把它注射到蚊卵中。于是，我们先将细菌从果蝇体内提取出来，把它们放入蚊子的细胞系中培养，让它能够适应蚊体。

到2005年时，我们终于取得了突破性成果：用沃尔巴克氏体感染蚊子后，蚊子繁衍了一代又一代，总共13代。每一代的蚊子体内都有沃尔巴克氏体在繁殖。同时，也像我们期待的一样，其中至少有一株沃尔巴克氏体能缩短埃及伊蚊的寿命。

这样，沃尔巴克氏体就变成了登革热的斗士，而且比我们预期中更好。虽然之前我们知道沃尔巴克氏体能让蚊子缩短寿命，但出于一些原因，我们并不清楚它也能阻止登革热病毒复制。在成功用沃尔巴克氏体感染埃及伊蚊的数年后，我们才发现了这个秘密。当时我正在进行另一项独立研究，我发现，沃尔巴克氏体可以阻止果蝇体内一种可能致命的果蝇C病毒复制。随后，我的研究团队尝试直接向感染了沃尔巴克氏体的埃及伊蚊体内注射登革热病毒，让人兴奋的是，登革热病毒在蚊子体内也不再复制了。我们重复试验了好多次，每一次都使用12只蚊子，当然，每一次都获得了相同的结果。

现在我们选用可以阻止登革热病毒复制的沃尔巴克体菌株，而不是缩短蚊子寿命的菌株，因为我们希望被感染的蚊子能活得久一些，以便产下更多携带沃尔巴克氏体的蚊卵。从我研究生时期就知道，受感染的雌蚊可以把细菌传染给它几乎所有的子代，仅需经历几代繁衍，一个蚊群中几乎所有的后代均有可能受到感染。

我们在北澳大利亚开展了一项实验。连续10周，每周都向每间屋子周围释放10只受感染的蚊子，后来，该区域超过8成的野生蚊子都感染上了沃尔巴克氏体。在停止释放工作2个月以后，我们仍能从蚊子身上检测到这种细菌。因为沃尔巴克氏体能很好地在蚊子的代际之间传播，因此，我们没必要重复释放在实验室中感染好的蚊子，沃尔巴克氏体能依靠蚊子自身的繁殖能力传播下去。

释放蚊虫

在向环境中释放感染了沃尔巴克氏体的蚊子之前，我们做了大量的宣传工作。我们花了数月的时间，挨家挨户征求居民是否同意我们在居所附近释放蚊子，同时也召开正式的信息发布会或是在购物中心外做临时的海报。澳洲联邦政府在审查了我们方法的安全性后，批准了我们释放蚊子的行动。

沃尔巴克氏体对人类没有明显的威胁。在实验中，我们发现这种细菌不会通过蚊子传染给人类，因它的体积太大，没有办法通过蚊子口器上的导管进入人体的血液。我们也进行了安全性试验，观察自愿者在被感染蚊子叮咬后是否存在细菌抗体。经过为期3年的试验后，我们一直没有发现人体存在这种细菌的迹象。在研究过程中，实验人员和自愿者经常会卷起衣袖，进入蚊子笼待上15分钟，任由这些小虫饱餐一顿。

同样，也没有迹象表明沃尔巴克氏体会对环境造成影响。从2011年开始释放感染的蚊子起，我们也研究了与感染的蚊子有接触的动物和昆虫，事实证明，这种细菌只存活在昆虫和节肢动物的细胞里。此外，即便有办法使沃尔巴克氏体进入人类或其他哺乳动物血液里，它们也没有办法存活。

事实上，我们已经在很多种类的蚊子中发现了沃尔巴克氏体，在这些蚊虫中，也有一部分会叮咬人，但直到目前为止，我们并没有发现该菌感染人的实例。通过对蜘蛛和壁虎的实验可知，即使它们吃了受感染的蚊子，也没有生病的迹象，在蜘蛛和壁虎的机体组织里也没有发现这种细菌。

在2011年首次释放感染蚊子前，我们还委托澳大利亚国立科研机构联邦科学与行业研究组织（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization，CSIRO）进行了一项独立的风险评估。专家组鉴定并评估了释放感染沃尔巴克氏体蚊子的潜在危害，评估范围包括对生态学上的影响到可能对社区居民造成的影响。CSIRO的专家仔细审查了现有研究情况，并与生物进化学专家做了访谈。他们关注的主要问题有：对蚊子密度的影响、登革热病毒存在突变的可能性、叮人蚊子数量增加所带来的滋扰，以及社区居民对登革热风险认知的变化。CSIRO评估报告得出的结论是：向野外释放感染沃尔巴克氏体蚊子对人类和环境的影响几乎可以忽略不计，属于最低的级别。

用细菌抵抗病毒

除了过去4年间我们在澳大利亚进行的现场试验外，越南和印度尼西亚也开展了同样的试验。去年9月，我们在巴西启动了类似项目。我们发现在一些小型社区中，沃尔巴克氏体可以在野生蚊群中传播。现在我们准备在面积更大的区域内进行试验。当然，在扩大试验的规模的同时，我们也需要对现有的方法进行一定改良。例如，培养大量感染沃尔巴克氏体的蚊子本身就是一项劳动强度极大的工作，在澳大利亚的凯恩斯，我们开始尝试以感染蚊卵的方式取代投放蚊虫的方式。

同时，其他研究者也在建立控制蚊媒的方法。其中一项是向野外释放经过基因改造的雄蚊，这些雄蚊的精子带有致命的基因，与雌蚊交配后，它们的后代并不能存活。这种方法很有新意和潜力，但成本太高。想通过这种方法在一个较大的范围内控制蚊虫，就必须持续地释放经过基因改造的雄蚊，否则试验区周边地区未经基因改造的普通雄蚊很快就会填补试验区雄蚊的空缺。

相较之下，采用沃尔巴克氏体控制登革热的成本投入主要在前期：只要完成细菌感染蚊子的初期投资，接下来的过程阻力很小，不需要太多投入就能完成。因此，采用沃尔巴克氏体控制登革热是现行方法中，成本相对较低的一种。对于贫困但登革热高发的热带国家而言，这一点非常重要。这种方法还有一个优点：不涉及基因改造。一旦涉及基因问题，科学家就需要在计划实施前耗费数年的时间研究可能出现的安全问题。

但是，我们仍然面临一个亟待解决的重要问题：如何确定在引入感染了沃尔巴克氏体蚊子的社区中，登革热的发病率真的下降了。这项工作并不轻松。首先，在我们现在工作的区域内，基本上没有可靠的登革热病例数据，而且，感染率在不同年份之间也存在较大的波动；其次，要明确我们方法的有效性，就必须比较两个地区人群感染登革热情况的差异（一个地区使用这种方法，另一个地区则不采取措施）。要做到这一点就必须采集血样，而这也非常耗费人力。

尽管如此，我们坚信这项工作是有价值的，这些蚊子，或者说是蚊子体内的细菌，不仅对于阻击登革热，对于控制其他蚊传传染病也有很好的前景。有证据表明，感染了沃尔巴克氏体的蚊子降低了传播基孔肯雅热（去年7月首次出现在美国大陆）和黄热病的能力。研究人员正在尝试用沃尔巴克氏体来减缓疟疾和淋巴丝虫病的传播（淋巴丝虫病是一种可导致严重毁容的寄生虫病）。

不断出现的新发现令人非常兴奋。目前，我们的团队会继续把工作重点放在评价沃尔巴克氏体对抗登革热的有效性上。同时，我们需要弄清这项研究的目标，以及它对现实世界的影响。在未来，我们希望，蚊虫的叮咬只会留下一个发痒的小包，而不会给人们带来任何伤害。