天气渐趋炎热、蚊虫叮咬困扰随之而来,到郊外踏青接近大自然原本令人心情愉快,但若被蚊子叮了以后又痛又痒,真的是非常杀风景。不舒服事小,蚊子还能传染登革热、日本脑炎、疟疾及兹卡病毒等疾病,严重时甚至致命,全球每年都有数十万人因蚊子传染的疾病丧命。若能有效控制病媒蚊数量,将能拯救非常多生命。
控制病媒蚊需倚赖生物防治法
近年来由于全球暖化,蚊虫繁衍滋生更猖獗,加上蚊子对多种杀虫剂产生抗药性,因此利用“生物防治”(Biological control)法控制病媒蚊数量,已成为人类必须倚赖的选项。今年 4 月,刊登在《自然生物技术》(Nature Biotechnology)的研究显示运用生物防治法,加州某些地区的蚊子数量减少 99%。
利用细菌抑制病媒蚊繁衍
沃巴赫氏菌(Wolbachia)是能用于对抗蚊子的细菌,与昆虫共生、广泛分布于大多数节肢动物。感染沃巴赫氏菌的雄性与未被感染的雌性昆虫交配后,产下的卵发育会受阻,影响幼虫孵化,有些种类的沃巴赫氏菌还会缩短感染蚊子的寿命。
这类细菌在害虫生物防治和阻断虫媒病的传播方面有极大应用潜力,目前,全球已有许多国家展开野放受沃巴赫氏菌感染的雄蚊,让它们与野生雄蚊竞争雌蚊,使虫卵无法顺利孵化而抑制蚊子数量。在台湾,国卫院位于台南的“国家蚊媒传染病防治研究中心”(蚊媒病中心),正积极研究运用沃巴赫氏菌为台湾防治登革热的生物防治工具。
病媒蚊生物防治的技术瓶颈
这种所谓“不孕昆虫”(sterile insect technique,SIT)的防疫技术理论上并不困难,但最大挑战是所需蚊子数量相当庞大,且必须辨识雄蚊、剔除雌蚊,最后透过野放感染沃巴赫氏菌的足够数量雄蚊,才足以压制病媒蚊数量。
Google 关系企业投入病媒蚊生物防治之研发
由数位巨擘 Google 投资的 Verily Life Sciences 公司,近年来投入病媒蚊生物防治研发工作──“除虫计划”(Debug Project),设立大型蚊子繁殖工厂,以自动化机器将孑孓孵化成蚊子,并分装在容器中喂食生产超过千万只蚊子。
为了避免野放会叮人的雌蚊到社区,他们还开发挑出雄蚊并感染沃巴赫氏菌的自动化设备。首先,在蛹阶段先以筛子筛选较小的蛹,因为这些大部分是雄蚊;待蛹孵化为成虫后,一只只蚊子会通过影像筛选装置(软件会对每个影像评分),雄蚊的外观特征较少,得分过低的蚊子也会剔除。
通过评分的蚊子输送至野放箱后,软件会将分数较低的影像交由人眼检查,如果发现有雌蚊在箱子里,则整箱蚊子都不会野放。研究团队还光学处理蚊子,在每只蚊子身上加上数字辨识符号,能在野放后以 GPS 定位持续追踪蚊子的所在位置。此外,除虫计划团队是以人工智能算法决定野放雄蚊的最佳地点及数量。
利用生物防治法消灭病媒蚊,已证实非常有效
先前 Google 母公司 Alphabet 协助澳洲研究机构“澳洲联邦科学与工业研究组织”(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation,CSIRO)的研究人员,在詹姆士库克大学(James Cook University,JCU)实验室内繁殖了数百万只感染沃巴赫氏菌(Wolbachia)的雄性埃及斑蚊。
研究团队将这些公蚊野放到昆士兰(Queensland)因尼斯费镇(Innisfail),结果会叮人的雌性埃及斑蚊数量骤减,整体蚊子数量下降 80% 以上,证实这项新兴的生物防治技术能有效降低病蚊媒威胁。
从 2018 年 4~10 月,Verily 与加州当地灭蚊公司(MosquitoMate)合作,每天在 3 个社区释放 8 万只蚊子,合计总共野放超过 1 千万只,实施野放后,这些区域内几乎捉不到任何一只雌蚊。跟野放前相比,蚊子数量大幅下降 95%,而在较封闭的社区(外地蚊子无法进入),蚊子数量更减少高达 99%。
结语
参与除虫计划的资深科学家克劳福德(Crawford)博士指出,Verily 欲将野放蚊子的范围扩展至加州全境,因病媒蚊孳生若不控制,传染疾病将造成医疗体系及社会经济负担。武汉肺炎疫情严峻之际,除虫计划首席科学家布拉德利‧怀特(Bradley White)博士强调,有效抑制蚊子的危害在此时更显重要,因为诸如登革热等“蚊媒传染病”若大爆发,将加重医疗院所负担,届时医疗体系必然面临崩溃危机。
- Efficient Production of Male Wolbachia-infected Aedes Aegypti Mosquitoes Enables Large-Scale Suppression of Wild Populations
- A Google Plan to Wipe Out Mosquitoes Appears to Be Working
(首图来源:James Gathany [Public domain], via Wikimedia Commons)
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