对话给蚊子变性的人：让“花蚊子”由雌转雄，减少吸血传病

7月，白纹伊蚊已进入活跃高峰期。

在过去的40余年间，这一俗称“花蚊子”的物种已从起源地东南亚迅速扩散至全球除南极洲以外的所有大陆，被世界自然保护联盟列为“全球100种最危险入侵物种”之一。在我国，白纹伊蚊分布广泛，约半数国土面积都出现过白纹伊蚊的踪迹，近三分之二的人口面临着被其传播疾病的风险。

随着以按蚊为主要媒介传播的疟疾于2021年在中国清零，作为登革热、寨卡病毒病、基孔肯雅热等多种传染病的传播媒介，白纹伊蚊已升为我国头号蚊媒传染病的传播者。

南方医科大学热带医学研究所所长、公共卫生学院教授陈晓光深耕蚊媒传染病研究、媒介蚊虫防控20余年，他和团队曾在广州不同区域采集白纹伊蚊标本，发现蚊子对常用的拟除虫菊酯类杀虫剂已产生“高抗性”。如此一来，寻找更为有效的新型杀虫方式成了当务之急。

由于只有雌蚊能够吸血传播传染病，减少吸血雌蚊的数量是公认的切实有效的防控策略。2015年10月，陈晓光团队在美国《国家科学院学报》上发表学术报告，标志着全球首例白纹伊蚊基因组测序工作完成。顺着“减少雌蚊”的思路，陈晓光团队继续摸清了白纹伊蚊的性别决定机制，并颠覆性地尝试将蚊子“由雌转雄”的基因驱动技术。

“目前这个技术已经在实验室得到验证，我们正在撰写相关学术报告。”7月1日，陈晓光在接受新京报记者专访时表示，除成功验证由雌转雄、基因驱动外，小笼实验也证明了基因驱动雄蚊能够很好地替代野生型雄蚊，可以很好地压制雌蚊的数目，实现种群抑制。

南方医科大学热带医学研究所所长、公共卫生学院教授陈晓光。受访者供图

以下是新京报记者与陈晓光的对话：

雌蚊少了就能减少吸血传病

新京报：你从何时开始寻找灭蚊的方法？

陈晓光：这个可以追溯到2000年以后，我开始聚焦蚊媒及媒介蚊虫的防控。2001年，我参加了一个世界卫生组织的学术研讨会，了解到国外科学家利用基因工程修饰技术使蚊虫不传播疾病。考虑到疟疾等蚊媒传染病在中国自古以来都流行广泛、危害严重，因此我也想探索新技术来防控中国的媒介蚊虫，进而防控疟疾等蚊媒传染病的流行。

新京报：你曾在广州不同区域采集白纹伊蚊标本测试，发现蚊子对常用的拟除虫菊酯类杀虫剂已经产生“高抗性”。而实验室的数据更加惊人，只要六个月，蚊子就能进化出抗药性。这意味着什么？

陈晓光：在过去很长一段时间，一些化学杀虫剂能有效杀灭成蚊，特别是在蚊虫密度比较高、蚊虫传染病出现的地方。利用化学杀虫剂来迅速降低蚊虫的密度，这是防控传染病非常有效的手段。而现在越来越多的蚊虫对一些常用杀虫剂产生了抗药性，这意味着化学杀虫剂的效果下降了。为了应对这个情况，我们需要寻找更加有效的新型杀虫技术。

新京报：你曾提到，蚊子身上有大量的基因储备，层层拆解是一项庞大的工程，如同破译天书。2015年，你和团队历经5年终于完成了全球首个白纹伊蚊（俗称：花蚊子）全基因组序列测定，并找到了三个关键突破口。其中，“将雌蚊变成雄蚊”的基因驱动技术最引人瞩目，当初是怎么想到这个颠覆性思路的？

陈晓光：大家都知道只有雌蚊能够吸血传播传染病，所以长久以来的一个防控策略就是减少雌蚊。雌蚊少了就能减少吸血传病。过去我们有这个策略，但缺乏针对性将雌蚊减少的技术。有了白纹伊蚊全基因组序列以后，我们就有了一些突破。

突破之一就是我们搞清楚了白纹伊蚊的性别决定机制，如何变为雄蚊，以及究竟怎样才能生长发育为雄蚊。搞清楚性别决定机制后，才有了这种减少雌蚊的颠覆性思路的产生。

将雄性决定基因注入雌蚊胚胎中

新京报：能否用通俗的语言解释一下将雌蚊转为雄蚊的技术原理是什么？它是如何做到让蚊子“生不出女儿”，从而让蚊群自行崩溃的？

陈晓光：基本原理是，通过基因组测序和性别决定机制研究，我们了解到蚊子性别是由一个雄性决定基因决定的。我们利用基因工程技术，将雄性决定基因注入原本没有该基因的雌蚊胚胎中，使其发育成雄蚊。同时，我们运用基因驱动技术，通过“基因剪刀”——核酸酶精准切割和修改蚊子染色体，使大部分的精子都携带雄性决定基因。这一过程通过一次注射即可完成。

这样的精子和雌蚊的卵细胞结合以后，它们的后代大部分就变为了雄蚊。因此，如果将这种基因驱动技术运用到种群里，雌蚊将逐代减少、雄蚊将逐代增多。一个生物种群里，如果雌雄比例严重失衡，比如雄蚊显著多于雌蚊的数量，繁殖就会受到影响，最终这个种群可能就会自行崩溃。

新京报：将雌蚊转化为雄蚊的过程需要多长时间？

陈晓光：整个过程较为复杂。首先通过显微注射法将雄性决定基因原件注入雌蚊胚胎中，让胚胎发育为成蚊。这个过程大概在10到15天。接着我们就可以通过观察成蚊的性别特征、内部性腺以及基因型来判断技术是否成功。

陈晓光（右1）与团队成员在实验室。受访者供图

新京报：这一技术操作难度如何？是怎样逐步得到印证的？

陈晓光：整个技术操作难度很大。要实现该目标，首先要解析蚊子基因组，明确性别决定基因；然后通过显微注射进行转基因筛选，建立转雌为雄的体系；之后我们还需要构建基因驱动品系。

从2010年开始项目研究，历经多个环节，2015年，我们团队完成了全球首个白纹伊蚊全基因组序列测定。2024年，团队在实验室成功实现了由雌转雄、基因驱动，在实验室内的小笼实验里面，我们成功看到了有望实现的种群压制效果。

新京报：在研究过程中，最大的挑战是什么？有哪些重要的突破点？

陈晓光：最大的挑战包括解析复杂基因组、定位性别决定基因等。例如，花费五年时间解析白纹伊蚊基因组，克服了基因组杂合度高以及重复序列多的问题。而在确定性别决定基因的过程中，也面临了基因高度重复的难题，最终通过创新技术手段解决了这一问题。

白纹伊蚊基因组的大小相当于人基因组的三分之二，它的基因组杂合度很高，重复序列占比很多。这些都给基因组的测序、注释、解析带来了非常大的困难。我们历经五年的时间，团队的研究生、博士生不断接替往前的工作，最终才解析了基因组，为后面的由雌转雄研究打下了基础。

新京报：在你看来，较之其他控制蚊群的手段，这一新技术最大的优势在哪里？

陈晓光：基因驱动雄蚊技术的优势主要有两点：一是高效、不需要大量重复释放；二是可持续性控制、逐代自动地增加雄蚊减少雌蚊。通过小笼实验，我们发现：较之非基因驱动的野生型雄蚊，基因驱动雄蚊在与雌蚊交配时表现出更强的竞争力，雌蚊更倾向于选择与基因驱动雄蚊进行交配。这种优势可能源于基因驱动雄蚊的某些生物学特性，使其在竞争中胜过野生型雄蚊。

由于雌蚊一生仅交配一次，一旦与基因驱动雄蚊交配，就无法再与其他野生雄蚊交配，而雄蚊可以继续和其他野生雌蚊交配，基因驱动雄蚊的精子则会被储存在雌蚊的受精囊内。因此，当雌蚊再次吸血发育产卵时，不需要再与其他雄蚊交配，只需依靠体内已存储的基因驱动雄蚊的精子即可完成繁殖。这导致了基因驱动雄蚊的后代在大多数情况下（约75%的概率）都是雄蚊，从而实现了对蚊群性别比例的有效调控。

而且，这种转雌为雄效应会得到逐代的、自动的放大增强，从而只需要释放一次基因驱动雄蚊，其与野生雌蚊交配后就会产生越来越多的基因驱动雄蚊，而雌蚊的数目则越来越少；这种转雌为雄效应会自动地在自然环境中循环往复并逐代自我增强，由此产生的雌雄性别比例的失衡会持续压制蚊虫的种群密度甚至导致种群消亡。

新京报：在应用层面，这项技术从实验室走向野外应用，目前进展到哪个阶段了？

陈晓光：目前我们已经在实验室里实现了整个流程的概念验证，由雌转雄、基因驱动都是成功的，小笼实验也证明了基因驱动雄蚊能够很好地替代野生型雄蚊，可以很好地压制雌蚊的数目，实现种群抑制。

下一步，我们要进行半现场（野外环境搭一个帐篷）或者现场的效果测试和概念验证。但因为基因驱动技术是新的技术，所以在进入半现场或现场测试之前，肯定要经过一系列审批和论证。我们不单要探索它的有效性，也要关注它的生物安全性，层层论证并得到相应审批手续后再推进。

既要探索技术有效性，也要保证生物安全性

新京报：蚊子已经在生态系统和食物链中占有重要的地位，强行让一个物种数量减少，会不会带来未知的生态风险？你和团队对这一技术的安全性方面做了哪些评估？

陈晓光：我们团队认为，构建的转雌为雄体系的基因驱动效率约为75%，并不能完全消灭该物种。长期控制导致雌雄比例失调、种群崩溃，在外环境条件下，这种可能性较小，即使发生，目前看来不会产生严重的生态伦理问题。原因有三：一是地球生物繁多，昆虫种类占比高，而蚊虫只是众多昆虫中的一种，且媒介蚊虫种类更少；二是从生物平等角度看，每种生物都有其存在的价值，但从人的角度，蚊虫对人类有百害而无一利；三是科学发现在不断深化进步，对于新技术的研发和应用会谨慎小心，我们在现场测试前会进行层层论证，时刻关注生物安全性。

新京报：2022年，你和团队研发的户外疟疾媒介蚊虫诱捕监测技术和装置入选了由国家自然科学基金委员会与盖茨基金会共同发起的“大挑战：户外疟疾媒介控制”资助项目，可以谈谈这套装置吗？这套装置对你现在的“雌蚊变雄”研究提供了哪些帮助？

陈晓光：为破解户外蚊媒监测难题，我们研发出一种户外疟疾媒介蚊虫诱捕监测技术和“黑箱”装置。通过模拟人体呼吸、气味和体温等多重诱蚊元素，高效诱捕疟疾媒介蚊虫。同时，研究人员可通过手机或电脑远程实时掌握户外按蚊的种群密度与活动规律，科学指导防控措施与效果评估。该系统填补了我国在户外按蚊特异诱捕和实时监测技术上的空白。

在“雌蚊变雄”的研究上，这个装置对实时监测蚊虫种群密度也提供了便利。比如说下一步我们如果得到审批，可以在半现场或现场进行技术效果验证，那这个监测技术就可以追踪监测这些外环境下的基因驱动雄蚊，包括统计基因驱动雄蚊和野生雌蚊交配以后产出的雄蚊和雌蚊数量，这有助于检验我们是否达成了目标。

新京报：雌蚊转雄技术距离大规模应用预计还有多长时间？

陈晓光：这个很难讲。目前这个技术已经在实验室得到验证，我们正在撰写相关学术报告。但基因驱动技术在管理上和规则上还有一些盲区，尚未有完善的审批机制。我们现在仍在摸着石头过河，需要一步一步往前走，并且每一步都要经过论证和审批，既要探索有效性，也要保证生物安全性。

新京报：如果审批通过，进行大规模应用，针对野生蚊群如何应用这一技术？

陈晓光：如果审批通过，我们下一步的计划是选择一个封闭型的环境，比如小岛，对该技术的有效性、安全性以及现场实施方案进行进一步的测试。基本想法是先对岛上的白纹伊蚊种群密度进行调查，根据其密度把在实验室内培养的基因驱动雄蚊按3:1的密度释放，然后每隔一个月对岛上的蚊虫密度（包括幼虫和成虫）及基因驱动雄蚊在其中所占的比例进行监测和评估，同时会监测转基因的外溢情况；两个月后若转雌为雄效果不明显，可追加释放基因驱动雄蚊一次；一年后汇总结果，全面评估该技术的有效性、生物安全性以及实际应用方案。

新京报记者 吴淋姝

编辑 刘倩 校对 杨许丽