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蚊子是历史上最致命的动物。我们应该消灭它们吗?
资料来源:Егор Камелев / Unsplash

从微软退休后,比尔·盖茨花了很多时间思考如何拯救人类,以及我们最需要拯救的是什么。候选人并不短缺,但在他的敌人名单上,有一个他称之为“小敌人”的人世界上最致命的动物:卑微的蚊子。

携带瘟疫,如疟疾,登革热,黄热病,Zika和西尼罗河,蚊子负责每年有50万人死亡(压倒性地,撒哈拉以南非洲的儿童),同时进一步克服了数亿次非常规感染。

除了许多其他痛苦之外,蚊子传播的疾病还导致了无数流产、早产、出生缺陷和疟疾流行地区儿童的发育问题。

从这个威胁中拯救世界的最雄心勃勃的计划很简单:创造一个安全,可靠,公开的,和生态的可持续的方式来消除可以携带疾病的蚊子。

利用最新的基因技术,“防治疟疾”(由盖茨基金会、其他慈善机构、政府和援助组织支持)正在努力与跨越发展中国家的科学家合作熄灭蚊子群体

在一个为拯救濒临灭绝的物种而展开英勇努力的时代,看到我们一些最聪明、最具公德心的头脑正在努力把更多的物种推入进化的垃圾箱,这是一个鲜明的对比。

但是在科学家释放蚊子之前,他们希望公众坚定地站在他们这一边,这意味着要回答大量有关技术的问题,并让持怀疑态度的公众相信他们的计划是安全、明智和必要的。

为什么要挑蚊子?

那里有成千上万的疾病,没有客观的方式来排列它们。许多最大的杀手在纯粹的数字(癌症,心脏病和中风)主要影响老年人,并且您可能会选择对遭受最严重的疾病的疾病,切割几乎没有开始的疾病。

我们也可能希望考虑生活质量,而不仅仅是数量,因为某些疾病正在衰弱,经常出现,或者造成比死亡人数更痛苦的痛苦可以捕获。

还有一个成本/效益的问题:我们能在哪里做得最好?捐赠给一项事业的一美元可能不会像捐赠给其他地方的一美元那么好。即使我们确定了“最糟糕”的疾病是什么,也许我们可以通过锁定第二个最糟糕的。

这些问题很难回答,也许根本不可能回答。但是,如果你把这些因素——死亡人数、受害者年龄、疾病严重程度、非致命病例、预防/治疗的成本效益——做成一幅维恩图,那么疟疾和其他蚊媒疾病就处于中间位置。

2017年,疟疾造成的死亡人数只有401,000也许高到840000年人(这取决于你信任谁的数据)。然而,所有来源继续表明,到目前为止,年轻人受到的打击最为严重,5岁以下儿童占所有死亡人数的60-70%。

对抗疟疾基金会试图将这些庞大的数字置于背景之下有类比:

每天,500多人死于刚果民主共和国的疟疾,其中大多数死亡是五岁以下的儿童。

...想象一下完全预订的747架飞机和婴儿绑在经济部分的每一行座位的座位上;他们的脚无法到达地板。

每一天,这架飞机都会坠入刚果河,杀死机上所有人。这就是疟疾——在一个国家。

令人惊讶的是,疟疾实际上并不是那么致命——只有一小部分感染寄生虫的人会死于疟疾。但是因为在200百万据世卫组织称,每年都有人被感染估计在美国,即使是低死亡率也可能导致数十万人死亡。

超过90%的疟疾病例和死亡病例发生在撒哈拉以南非洲,数字表明,撒哈拉以南非洲每年大约有1 / 5的人患疟疾(尽管国家之间的比例差别很大)。这疾病负担关于贫穷国家的健康和经济发展沉重而持久。

蚊子还会传播其他恶心的疾病,比如黄热病登革热即使是非常轻微的感染,如寨卡病毒,如果在怀孕期间感染,也会导致严重的出生缺陷。

这就是蚊子造成的万亿令人愤怒,瘙痒和痛苦的叮咬的一部分令人痛苦的叮咬,或者所有昂贵的努力控制蚊子群体。

为什么我们还没修好呢?

战斗疟疾是经常引用作为拯救生命的最具成本效益的方法之一,而且,为了回应全球分发杀虫剂和床网的努力,从2000年代初开始疾病的死亡急剧下降。

蚊子曾经在美国的大片地区传播疟疾。

蚊子曾经在美国的大片地区传播疟疾。信贷:疾病预防控制中心

不幸的是,进步有近年来停滞不前自2015年以来,疟疾病例总数甚至开始再次上升。疟疾控制的资金已经停滞不前,而且很多雄心勃勃的疫苗项目但在现实生活中却失败了。

这并不是第一次在取得一系列重大成功后,对抗这种疾病的进展出现停滞。

直到1951年,疟疾在整个美国南部的地方发生了地方四年的闪电战强力杀虫剂滴滴涕、沼泽排水和其他努力的结合,成功地根除了携带疟疾的蚊子。

欧洲,俄罗斯,中国和许多其他温带地区也能使用这些方法灭火。然而,全球运动以尽快消除疟疾的疟疾。公共卫生当局无法欣赏有难度,热带和不稳定地区的贫困,热带和不稳定的地区有多困难的地方。

截至2009年,世界银行地图当前和前疟原虫地区。

截至2009年的当前疟原虫地区的世界银行地图。信贷:世界银行/我们的数据

CDC的后期在努力的过程中,失败的原因有很多:

一些国家被完全排除在根除运动之外(大部分撒哈拉以南非洲国家)。抗药性的出现、对现有杀虫剂的普遍抗药性、战争和大规模人口流动、难以从捐助国获得持续资金以及缺乏社区参与,使长期维持这项努力站不起来。

由于环境问题,滴滴涕最终在20世纪70年代在世界范围内被禁止或严格限制,但那时,过度使用已经使许多蚊子对这种化学物质产生了抗药性。

近年来,卫生官员已经满足于一个更温和的目标,即“控制”疟疾,而不是消灭它。分发蚊帐并在室内喷洒杀虫剂以驱赶(而不是消灭)蚊子被认为是我们能做的最好的事情。

现在,该战略也在失势,资金滞留和疟疾再次崛起。战斗疟疾可能仍然是挽救生命的最便宜的方式,并且已经取得了巨大进展,但它并不像往往一样容易。

灭绝学

现在,两种新技术突然出现,为解决这个问题提供了一种全新的方法。

首先,革命基因编辑工具称为CRISPR-Cas9已经让科学家用精确度削减和粘贴基因,让我们具体,故意改变物种DNA。其次,使用称为“的技术”基因驱动“科学家可以确保将遗传变革降低到动物后代的100%。

结合,这些方法为我们提供了我们在击败蚊子疾病的第一个真正的镜头,而不是简单地管理它们。

首先,科学家使用Crispr来插入制造女性蚊子(实际咬人)不孕的基因。当他们有这一基因的副本时,女性将无法咬人或繁殖 - 但是非印度男性可以再现,与未改变的女性交配并传播不孕症基因。

听起来故事到此就结束了——只要把这种基因植入一些雄性,然后让它们离开就行了。但有一个问题:和人类一样,蚊子也有每个基因的拷贝(来自父母双方)。当它们产生精子或卵子时,它们随机抛弃了一半的基因,因此它们的后代中只有一半会携带特定的基因。

女性不育基因意味着不仅女儿不会遗传,而且只有一半的儿子也会遗传。而这些雄性只会给一半他们的儿子,等等。与那些有生育能力的女儿的蚊子相比,自然选择会惩罚带有这种基因的蚊子,而且这种基因很快就会从蚊子种群中消失。

“基因驱动”是一种破解这个系统的方法,以确保他们的后代100%继承特定的基因。基因驱动存在于自然界,但它们是罕见和随机的。现在,科学家们已经找到了如何设计它们的方法。

通过附加CRISPR工具本身对于不孕症的基因,科学家可以让基因将自己复制到蚊子基因组的另一半。换句话说,他们现在将有副本而不是一个,所以他们的所有后代都会继承它。

资料来源:Mariuswalter / Wikimedia

使用这种技术,雄性可以在整个蚊子群中迅速传播基因进行女性不孕症,直到最终没有足够的肥沃女性来携带人口。

该方法已在实验室中成功测试,笼罩蚊子种群在六个月内完全灭绝

基因驱动器看起来像终极武器,停止蚊子疾病的蔓延。

那么,有什么原因吗去做吧?

在某些方面,基因驱动是高度定向的。它们会待在自己的车道上,只攻击它们的目标物种,anopheles gambiae.它是疟疾的主要携带者之一AEDES AEGYPTI.,它带有黄热病和zika病毒。

但在其他方面,他们更难控制。曾经释放到野外,他们旨在遍布整个人口。这意味着他们不会尊重国家界限,不会留在特定的地方。

科学家们开发限制基因驱动的技术但是,无论哪种方式,目标疟疾和其他群体都需要从任何可能受到将基因驱动到野外影响的地方购买。

对破坏生态系统也有明显的环境问题。一些环境团体已经在呼吁先发制人地暂停基因驱动,认为我们不应该破坏自然秩序。在一些地方,蚊子在野生动物的食物链中扮演着重要的角色,所以即使我们可以(几乎肯定不能)将它们全部消灭,我们也不想将它们全部消灭。

好消息是只有3,000个蚊虫种类中的200个即使是叮咬人类,也只有少数人会导致真正危险的疾病,如疟疾和登革热。不管怎样,嗡嗡作响的吸血寄生虫的生态位是不会被清空的。

最终,甚至一个物种的灭绝可能不是实际目标(虽然我们总是可以梦想)。首先,世界只是浩大。在它可以在雨林或大陆的一路才能彻底焚烧本地人口,基因驱动器将自身燃烧自身燃烧,这是一部分。

其次,基因驱动器本质上罕见的原因:物种是可能对它们产生抵抗力的最强烈的进化压力。科学家们非常了解抵抗的问题,他们正在采取措施防止它 - 但随着生物学家Leslie Orgel曾经吵架,“进化是聪明的。”

进化和遗传是复杂的,并且并不总是清楚实验室内部的东西是否会在它之外成功,或者有多长时间。

接下来是什么?

目标疟疾,研究人员在伦敦帝国理工学院(Imperial College London),和其他支持基因驱动的研究小组正在极其谨慎地进行研究。他们已经在实验室里测试了驱蚊器,但他们正计划在疟疾流行地区的实验室里进行一场缓慢而漫长的测试运动,在现实环境下用当地的蚊虫种群进行实验。

他们的目标就是嵌入当地社区并揭开基因工程的概念,展示了人们正在做什么(以及为什么)通过透明度赚取公众信任。

与此同时,科学家们正在继续寻找一个偏远的岛屿,以便让他们允许在野外测试基因驱动,而不必担心它可以在其他地方传播。

获得公共支持的承诺是令人钦佩的,但现在改变了对社会挑战的问题的性质。

UC-SAN Diego的Ethan Bier正在进行一个基因驱动器,这些驱动器传播了一种使蚊子抗性疟疾的基因,而不是使其不孕。当vox的迪伦马修斯问他“最近才能释放疟疾的驾驶,作为科学问题,”

比尔犹豫了一下,强调在没有监管部门批准和更多考虑的情况下,我们不应该发布任何东西。但他总结道:“老实说,如果有某种紧急情况,而且绝对需要这么做,我们基本上可以做到。”

比尔和其他一些人怀疑,公众可能会更愿意接受一种可以阻止蚊子携带疟疾的基因变化,而不是直接将它们杀死。但无论如何,他们都非常清楚,如果没有当地民众的广泛支持,他们不会采取行动。

特别是在撒哈拉以南非洲等地区,这意味着伸出援手,不仅仅是公众而且还有许多国家政府(绝不是所有民主国家),数百个部落,宗教或族裔群体,以及无数村庄乡下地方。

公众对卫生当局的不信任在非洲 - 并非总是没有理由 - 通过良好意义,还有沉重和兼容性干预措施的历史外国专家。这是一个艰难的集体行动问题,所以他们正在慢慢地,主要希望禁止这项技术,直到他们能够为其安全性和有效性建立支持和证据。

最终,梦想破灭了所有捕食人类的蚊子可能是难以企及的。而是消灭蚊子传播的疾病就像疟疾仍然是可以实现的,在很长一段时间内,基因技术(包括抗疟疾药物、蚊帐、杀虫剂,也许将来还有疫苗)可能是我们最好的尝试。

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