嗡嗡作响的杀手：我们对抗蚊子的最佳武器

在有记录的历史的大部分时间里，人类一直与携带疾病的蚊子进行着斗争。仅需两次叮咬——一次获取病原体，另一次传播病原体——这些虫子就引发了无数次疫情。随着人类首次聚集进行农业开发，疟疾在非洲爆发。19世纪70年代，当城市化和河流运输将受感染者和蚊子聚集在一起时，黄热病几乎摧毁了田纳西州的孟菲斯。一些考古学家甚至怀疑，蚊媒疾病加速了罗马帝国的衰落。

我负责病媒控制的比尔及梅琳达·盖茨基金会现在估计，蚊子造成的死亡人数约为每年725,000人。相比之下，每年有475,000人死于其他人之手。在世界上的许多地区，包括撒哈拉以南非洲地区以及南美洲和亚洲的大片地区，人们在一年中的大部分时间里都暴露在蚊子之下，蚊子严重阻碍了经济增长。总而言之，这些虫子造成的死亡人数超过了历史上所有战争的总和。

曾经看起来我们将会战胜蚊子。1939年，保罗·赫尔曼·缪勒发现一种无色无味的合成物质，称为滴滴涕（dichlorodiphenyltrichloroethane），俗称DDT，是一种极好的杀虫剂。这种强效化学物质被应用于许多家庭、农场和军事基地，创造了在一些受疟疾打击最严重的地区消除疟疾的奇迹。缪勒因其拯救生命的工作而被授予1948年诺贝尔奖。但是，这种杀虫剂也带来了对人类健康的未知后果和对环境的巨大代价。这种化学物质在鱼类、植物和哺乳动物的脂肪组织中积累，对整个食物链造成了破坏。当某些鸟类，包括秃鹰、鱼鹰和猎鹰，吃了受DDT污染的鱼时，这种暴露削弱了它们的蛋壳，结果它们的数量下降到了惊人的水平。到1970年代初期，DDT的使用受到了严格限制，蚊子和疟疾很快又重新繁盛起来。

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近几十年来，气候变化和全球化相结合，加剧了蚊子的威胁，使蚊媒疾病成为日益普遍的问题，包括在美国。去年，大约有2,000人在美国感染了西尼罗病毒。在过去的五年中，基孔肯雅病毒——会导致严重的关节疼痛——蔓延到45个国家，造成超过200万例报告病例，包括美国领土上的多次大规模爆发。尽管在本文付印时，2018年美国仅发生了21例寨卡病毒病例——全部发生在从受寨卡病毒影响地区返回的旅行者中——但该病毒在世界许多地方仍然是一个问题。总而言之，2016年，美国及其领土报告了超过47,000例由蚊虫叮咬引起的人类疾病病例；十年前，这一数字还不到7,000例。

最佳的蚊子控制策略是针对携带疾病的特定蚊子种类，并杀死足够多的蚊子以中断传播。然而，越来越明显的是，我们现有的武器正在失效：蚊子已经对我们放置在蚊帐上以抵御疟疾的许多杀虫剂产生了抗药性，而且正如近年来寨卡病毒的传播所表明的那样，有效地杀死某些种类的蚊子（例如埃及伊蚊）极其困难，这些蚊子生活在我们的家中，可以在微小的死水中繁殖。

为了应对这一趋势，数十个国家的科学家一直在努力开发新的蚊子控制工具：改进的杀虫剂、更好的陷阱，甚至包括使用辐射或基因操作使蚊子不育的方案。其中一些工具背后的想法有时已经有几十年历史了。然而，技术进步、包括我们基金会在内的许多团体的投资，以及蚊子控制是疾病控制固有组成部分的广泛接受，最终使这种方法重新受到重视。

更好的陷阱

在蚊子传播的疾病中，疟疾已被证明特别顽固和致命。2016年，全球有2.16亿人感染疟疾，其中445,000人死亡。某些种类的按蚊是引起疟疾的疟原虫寄生虫的携带者。当雌性蚊子叮咬人类——寻找它们产卵所需的营养物质时——这些虫子可能会不知不觉地感染这些寄生虫。（雄性蚊子不叮咬。）疟原虫然后在蚊子的肠道中繁殖，然后转移到虫子的唾液腺中。大约一周后，当蚊子再次进食时，寄生虫搭乘虫子的唾液到达新的宿主人体，最终侵入那个人的肝脏和血液，引起疾病或死亡。

这种疾病的广泛传播和惊人的死亡人数使其成为规模最大、资金最充足的蚊子控制工作。2016年，疟疾研究和消除工作花费了27亿美元。然而，最大的障碍通常是确定控制应该应用在哪里——找到在环境中消灭虫子的方法，同时最大限度地减少对附近人类和野生动物的伤害。檐槽管应运而生。大多数热带房屋的屋顶和外墙顶部之间的小缝隙称为屋檐。蚊子通过多种方式找到人类猎物，包括追踪人的二氧化碳排放，通过他们房屋的屋檐进入。在过去的几年里，研究人员已经开始推广檐槽管，这些檐槽管同时封闭了这些开口，并有助于减少疟疾传播。檐槽管是一种简单、安全的装置，由塑料管和涂有杀虫剂粉末的静电屏组成。这些管道将整个房屋变成蚊子陷阱，以人为诱饵。当蚊子试图通过管道进入房屋时，它们会落在涂有杀虫剂的屏幕上并死亡。

研究人员已经在实地测试檐槽管近十年了。宾夕法尼亚州立大学与欧洲和非洲合作伙伴合作，在科特迪瓦进行的2016-2017年实地试验的初步未公开结果表明，在安装了檐槽管的房屋中，儿童的疟疾传播可能减少了多达40％。希望檐槽管最终将取代室内滞留喷洒——这种技术效果很好，但更难应用，并且需要更多的杀虫剂。檐槽管对儿童也更安全；毒药的位置太高，他们无法触及。此外，这种方法可以帮助最大限度地减少杀虫剂抗药性的增长。当虫子试图挤过这些小开口时，粉末会覆盖全身，剂量比虫子短暂落在用杀虫剂处理过的表面上时要大得多，这使得管道更有可能杀死其目标。

然而，并非所有蚊子都在室内觅食，也并非每栋房屋都适合檐槽管。为了对抗这些虫子，以色列科学家一直在开发掺有杀虫剂的糖饵，以吸引雄性和雌性蚊子。与其他旨在杀死成年蚊子的陷阱相比，这些诱饵可以提供大量的毒药，因为蚊子认为这种毒药是它们生存所需的糖；蚊子会吸收约占其体重20％的甜饵。这些虫子会不断飞到试验产品（大约是标准打印纸的尺寸）并咬穿包含少量毒药诱饵室的护套。在马里的田间试验表明，护套膜上的微小开口允许蚊子和其他适应吸血的昆虫接触毒药，同时使其远离蜜蜂等传粉媒介。

研究人员在最近的一次热带医学会议上报告说，当他们在马里村庄的每栋房屋外悬挂两个陷阱时，该区域附近几乎一半的疟疾传播蚊子都食用了毒药。（为了计数蚊子，研究人员捕获了蚊子样本，并检查了它们的肠道中是否有毒药诱饵中掺入的彩色染料的迹象——这表明蚊子曾访问过陷阱并食用了毒药。）由于他们的干预，该区域约90％的雌性蚊子——唯一叮咬人类的性别——在毒餐后不久死亡，在它们能够通过叮咬传播疟疾之前。

蚊子计划生育

与其杀死蚊子，不如阻止它们出生，怎么样？联合国国际原子能机构牵头的一项计划是释放经电离辐射灭菌的雄性蚊子，电离辐射会损害睾丸中的细胞生长和发育。这个想法是，这些实验室培育的不育昆虫将与野生雌性交配，产生永远不会孵化的卵。由于大多数雌性一生只交配一次，因此这种方法可以大大减少蚊子数量。

在苏丹热带医学研究所运营的另一个联合国支持的项目中，实验室工作人员正在大规模生产不育的冈比亚疟蚊——该国最普遍的疟疾媒介——在一个特殊的饲养设施中，以备将来释放。该项目仍处于测试阶段，但有理由感到乐观。早在1950年代初期，美国昆虫学家爱德华·克尼普林就开始对新世界螺旋蝇使用相同的方法——简称为不育昆虫技术，这种害虫在牲畜和人类的伤口上产卵，后来孵化成食肉蛆。这花费了数十年，但到2006年，螺旋蝇已从北美和中美洲消除，每年为畜牧业节省了数十亿美元。

同样，绝育提供了一种几乎永久性的区域范围解决方案的可能性，以解决蚊子问题，并且只需最少的持续维护工作。然而，这需要大量的组织和基础设施，而没有多少盈利的可能性；因此，它主要由政府而非私营企业探索。

在寨卡危机之后，私营公司因对蚊子控制的新兴趣而充满活力，他们希望另一种类型的绝育努力将被证明是一种更快、更容易、更彻底的消灭蚊子的方法。在这些方案中，科学家们操纵了昆虫自身的基因。例如，为了帮助巴西摆脱传播登革热和寨卡病毒的蚊子，一家名为Oxitec的私营公司一直在野外释放基因工程蚊子——这些蚊子是在实验室中繁殖的，以传递一种杀死雌性后代的基因。经过基因改造的蚊子继续与野生蚊子交配，从而在种群中迅速传播该性状。在巴西东北部茹阿泽鲁市郊进行的一次实验室培育蚊子的实验性释放中，埃及伊蚊的数量在九个月内下降了95％。巴西的另外两个城市也报告了蚊子的成功案例。但是这项工作仍然存在争议，批评家说，关于意外环境后果的问题仍然存在。

基因驱动的绝育工作可能需要数年才能在任何 значительный 规模上发挥作用，但还有另一种选择。伦敦帝国理工学院的研究人员认为，我们应该使用“基因驱动”工具来快速推动特定基因变化通过蚊子种群。他们解释说，控制疟疾的最佳方法是使用基因编辑工具（如CRISPR）将特定基因引入个体昆虫，然后在整个种群中“驱动”该变化。CRISPR编辑系统被编码到胚胎昆虫的DNA中，确保该性状优先传递给其后代。从理论上讲，经过许多代之后，整个种群都将拥有该基因——推翻了自然遗传规则，在自然遗传规则中，有性繁殖的生物体有50-50的机会从其父母那里继承一个基因，因为科学家们在两个染色体上都进行了所需的改变。

对于疟疾控制，这种改变的遗传信息可能会改变蚊子，使其无法传播疟疾，破坏下一代的性别比例，或者只是杀死下一代虫子。这与辐射和基因不育昆虫技术有明显的相似之处，但是基因驱动可能会在蚊子释放量少得多的情况下发挥作用，因为修饰基因将在引入后的几代内传播到整个种群。

然而，基因驱动也同样具有争议性，因为人们担心会产生意想不到的后果。因此，到目前为止，还没有社区实地试验获得批准。一些在该领域工作的科学家也表示，野生蚊子种群会随着时间的推移对基因驱动产生抗药性——这种情况已经在实验室实验中发生——并最终可能使这种方法无效。这种抗药性可能会以多种方式产生。其中一种方式是，自然遗传变异可能会改变基因驱动系统原本会靶向的短基因序列。或者，细胞修复过程可能会改变目标DNA序列，以至于基因驱动系统无法再识别它们。

重新引入的危险

消除所有蚊子是一种幻想。在美国，最有效的消灭蚊子区每年在每人身上花费约1至10美元来喷洒杀虫剂、清除积水和清理蚊子喜欢的植被——但即使这样也不能完全消除它们。杀死所有蚊子也可能以我们甚至无法察觉的方式扰乱食物链和植物授粉。此外，在科学家已经鉴定的3,500种蚊子中，只有几百种叮咬人类并携带疾病，因此完全消灭它们也是过分的。我们最好的希望，也可能是唯一对环境安全的选择，是从特定区域消除一些关键物种。

我相信我们可以实现这一目标。例如，在海地，也许我们可以使用不育雄性技术杀死主要的疟疾传播物种，同时使用有效的檐槽管和糖饵陷阱来保护人们免受其他携带疾病的蚊子种类的侵害。我们还需要先发制人地监测人类患者和当地蚊子种群，以寻找新出现的威胁迹象，并控制可能出现的任何小规模疫情。凭借如此全面的策略，在五年内，导致疟疾的寄生虫将从整个岛屿上消失，这并非不可想象。

然而，即使那样，仍然存在重新引入的危险。历史表明，如果一艘载有受感染者的船只抵达以前无病区域——或者更糟的是，一种能够从非洲或东南亚携带疾病的蚊子种类——疟疾等疾病可能会再次出现。尽管全球趋势是使各国摆脱疟疾，但在减少蚊子控制后，至少有68个记录在案的社区疾病复苏的例子。例如，在巴西停止喷洒DDT后，埃及伊蚊设法在1980年代在巴西卷土重来。结果，登革热和黄热病在该国重新出现，基孔肯雅病毒和寨卡病毒也出现了。当印度停止喷洒DDT时，由于化学品短缺和其他因素，疟疾也在那里卷土重来。

我们在蚊子控制领域从未有过如此多的创新或资金。像我们这样的私人基金会、政府机构和世界卫生组织每年在专门的疟疾研究上集体花费约5.7亿美元，而在2002年，年度支出水平接近1亿美元。但是，即使借助新工具，蚊子控制也需要持续的警惕。蚊子问题很少能永久解决，必须像任何其他公共卫生危害一样不断关注。

编者注：比尔及梅琳达·盖茨基金会在经济上支持了几个讨论过的项目，包括檐槽管、糖饵和基因驱动的某些方面。