#天目Tech+#让蚊子“绝育”！天津大学团队揭开沃尔巴克氏菌防控蚊虫的秘密

“嗡嗡嗡”，几乎每个人都受到过蚊子的侵扰。除了蚊虫叮咬引起的红肿瘙痒，恼人的蚊子还可能传播疟疾、登革热等多种疾病，每年在全世界造成超过70万人死亡。

如何防控蚊虫？近日，天津大学王泽方团队破解了沃尔巴克氏菌导致蚊子“不孕不育”的分子机制，相关研究论文发表在国际学术期刊《美国科学院院刊》上。《天目Tech+》采访了王泽方团队成员、论文第一作者肖云杰博士。

给蚊子“绝育”

沃尔巴克氏菌优势多

近年来，生物防治逐渐成为控制蚊虫的热点。这是一种利用自然机制，用一种生物对付另一种有害生物的方法，对环境污染小，能持续发挥控制作用。

肖云杰介绍，目前生物防治蚊虫的策略主要有三种。一是利用蚊子的天敌，如食蚊鱼、肉食性弓形虫，杀死幼虫或成虫。二是利用基因工程技术，生产失去繁殖能力的“转基因蚊子”，让它们与自然界中的蚊子交配，达到减少甚至消灭蚊子群体的目的。三是利用蚊子的病原微生物将其消灭，这其中就包括利用沃尔巴克氏菌。

相较于其他生物防治策略，沃尔巴克氏菌具有非常大的优势。“沃尔巴克氏菌广泛存在于自然界中，约40%的陆生节肢动物都会被这种细菌感染。”肖云杰说，这意味着利用沃尔巴克氏菌给蚊子“绝育”，几乎不影响自然环境及生态链。

此外，蚊虫感染沃尔巴克氏菌会导致其产生孤雌生殖、胞质不相容性等现象，而最常见的胞质不相容性能赋予雌蚊生殖优势。

“通过生殖，雌蚊感染沃尔巴克氏菌后，它的后代也会携带沃尔巴克氏菌，从而使这种感染在蚊子种群中快速扩散。” 肖云杰解释道。

与此同时，沃尔巴克氏菌还能对多种人类病原体产生抗性，如登革热病毒、黄病毒和疟原虫等，可有效防控蚊媒传染病。

CI现象图解

破解分子机制

揭开CI现象未解之谜

20世纪中期，科学家发现一种奇怪的现象，对某些昆虫来说，一个地区的雄性与另一个地区的雌性无法产生后代，来自同一地区的则可以正常繁殖。

“异地恋”究竟做错了什么？

20世纪70年代初，科学家进一步发现，这种现象是昆虫被沃尔巴克氏菌感染，产生胞质不相容性（Cytoplasmic Incompatibility, 简称CI）所致。

CI现象是感染沃尔巴克氏菌的雄性昆虫与未感染的雌性交配产生的受精卵，全部不能孵化。而受感染的雌性跟感染同种沃尔巴克氏菌或未感染的雄蚊交配，都会产生受感染的子代。

直到2017年，随着基因测序技术的进步，胞质不相容性因子（Cif）的真面目才被发现。

不过，“Cif是如何工作的”一直是个未解之谜，学界也存在很大的争论。科学家提出了多种不同的模型，主要为“宿主修饰模型”和“毒素—抗毒素模型”。

通过对Cif蛋白晶体的结构解析、功能研究，王泽方团队最终确定了Cif的工作模型为毒素—抗毒素模型。

Cif由CifA、CifB两个蛋白组成，“这种模型认为，被感染的雄蚊表达CifB，好比给受精卵上了一把‘锁’，从而产生胞质不相容性，后代死亡；同样被感染的雌蚊表达CifA，可与雄蚊的CifB直接相互作用，好比‘钥匙’开启了对应的‘锁’，从而解除胞质不相容性，后代能够正常生存。”肖云杰解释道。

天津大学王泽方团队

从粗放到可控

精准助力蚊虫防控

1967年，沃尔巴克氏菌首次作为种群控制策略，控制传播丝虫病的致倦库蚊种群，并取得初步成功。而后，多个研究小组证明，沃尔巴克氏菌不仅能有效给蚊子“绝育”，还能形成抗登革病毒作用。

今年在印度尼西亚日惹市的社区中释放沃尔巴克氏菌感染的蚊子，使得该区域登革热的发病率降低77%。

采用沃尔巴克氏菌控制蚊虫历史悠久，那么，解析其工作原理究竟有何意义？

肖云杰介绍，目前，这种技术主要是通过胚胎显微注射技术，将沃尔巴克氏菌注入蚊子体内。

由于从胚胎上难以分辨蚊子的雌雄，为了防止种群控制失效，目前研究人员将感染沃尔巴克氏菌的雄蚊和受辐射处理后绝育的雌蚊一起释放到野外，以达到在野外控制蚊子种群数量的目的。不过，这种方法具有很大的技术难度，整个过程也许需较长的时间。

了解分子机制后，科学家们就能利用基因工程手段，精准控制胞质不相容性因子在蚊虫体内的表达，更好地利用沃尔巴克氏菌防控蚊媒疾病和农业虫害。

“让胞质不相容性变得可控，比单纯利用沃尔巴克氏菌感染更具优势。”肖云杰说。