在澳大利亚北部释放蚊子的最佳时间是上午。如果晚些时候，风可能会把昆虫吹走，并粉碎它们找到配偶的任何希望。如果再早些，那些开着车释放装满蚊子容器的工人就不得不拿到加班费。因此，在一个闷热的澳大利亚夏季的1月早晨，我爬进我的白色厢型车，后座的特百惠杯子里装着数千只蚊子。
在2011年，我们每周一次，持续约三个月进行这样的旅行来释放蚊子。我们专注于凯恩斯市的两个社区，这是一个靠近大堡礁的热门旅游景点。在每四户同意参与我们研究的居民家中，我们会从厢型车里拿出一杯蚊子，揭开盖子，释放大约50只昆虫。
这些不是普通的蚊子。每一只都感染了一种叫做沃尔巴克氏体的微生物，这是一种常见的细菌，生活在昆虫细胞中。就我们的目的而言，沃尔巴克氏体最有趣的特征是，它似乎可以阻止登革病毒在蚊子组织中复制。由于病毒无法复制，昆虫就不会将其传播给受害者，疾病也不会蔓延。
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用细菌感染蚊子是一种迂回的对抗登革热的方法，但我们这样做是因为否则选择很少。登革热，因其引起的剧烈疼痛而被昵称为“断骨热”，每年感染3.9亿人。由于没有治愈方法或治疗方法，主要的策略一直是攻击传播病毒的蚊子埃及伊蚊。然而，常见的杀虫剂如特灭磷已失去大部分效力，因为蚊子已经产生了抗药性。蚊帐也几乎没用，因为埃及伊蚊通常在白天觅食。目前，阻止登革热传播——甚至可能是疟疾和其他蚊媒疾病——最有希望的工具之一似乎是在野生蚊子中传播沃尔巴克氏体。
沃尔巴克氏体并不是一种显而易见的登革热斗士。它并非自然存在于最常传播登革热的蚊子中。我们实际上不得不在实验室中人工感染这些蚊子。换句话说，我们使用沃尔巴克氏体来使蚊子对登革热产生免疫力，然后将它们放归野外，（我们希望）这些蚊子会将细菌传给它们的后代。沃尔巴克氏体对蚊子和环境基本上是良性的，尽管它可能会降低昆虫的产卵量。但对人类的潜在益处是显而易见的：如果感染了沃尔巴克氏体的蚊子在野外成为优势种群，我们预计人群中的登革热感染率会下降。
害虫防治
蚊子是地球上最致命的生物之一。黄热病，也是由埃及伊蚊传播的，在1898年的美西战争中夺走了比敌方火力更多的美军士兵的生命。疟疾，由蚊子体内寄生的寄生虫传播，仅在2012年就导致约62.7万人死亡。现在，埃及伊蚊正在全球范围内迅速传播登革热。据世界卫生组织称，全球约有一半人口面临感染该疾病的风险。埃及伊蚊，其腿上的白色条纹和胸部的琴状图案很容易辨认，可以在任何积水中繁殖，这使得它特别难以控制。这种蚊子分布在世界各地的热带和亚热带气候地区——非洲、美洲、地中海东部、东南亚和西太平洋地区。然而，登革热并非自然发生在这些生物体内：蚊子是从我们这里感染登革热的。
登革热感染的机制很简单。雌性蚊子叮咬人类是因为它们需要我们血液中的蛋白质来产卵。（雄性蚊子不叮咬。）如果蚊子叮咬了登革热患者——然后在病毒大约8到12天的复制期后，叮咬了其他人——它会将登革热传播给下一个受害者的血液中。然而，沃尔巴克氏体通过阻止复制发生来破坏这一过程。
沃尔巴克氏体最早于1924年在对家蚊的解剖过程中被发现。对这种细菌的兴趣逐渐减弱，直到20世纪70年代，研究人员注意到在某些情况下，它可以阻止蚊卵孵化，这表明这种细菌可以用于昆虫控制。在20世纪90年代，科学家们了解到，某些沃尔巴克氏体菌株还可以缩短昆虫的寿命，这为限制昆虫传播疾病提供了另一种方法。
我在20世纪80年代中期作为博士生接触到了沃尔巴克氏体。那时，我想知道我们是否可以用它来阻止蚊子传播人类疾病。如果我们能稍微缩短蚊子的寿命，就可以大大降低昆虫在人类中传播疾病的能力。
当然，问题在于沃尔巴克氏体对埃及伊蚊缺乏亲和力。这种细菌在高达60%的昆虫物种中很常见——包括一些叮咬人类的蚊子——但感染不容易在物种之间传播。挑战在于找到一种方法，将不同菌株的沃尔巴克氏体从另一种昆虫——果蝇——转移到这种携带登革热的蚊子中。这是一个繁琐的过程，我们花了十多年的时间。
如何感染蚊子
想象一下，拿一根毛衣针戳进气球里。接下来，你必须在不戳破气球的情况下取出针头。这很好地概括了用沃尔巴克氏体感染蚊卵的过程。在实验室里，我的团队使用显微针从果蝇身上提取微生物，并直接注入到幼小的蚊卵中。起初，就像被毛衣针刺破的气球一样，卵会爆裂。我们尝试了数千个卵，才获得成功。
图片来源：露西·雷丁-伊坎达
一旦我们成功地感染了蚊卵而没有破坏它们，我们还有其他问题需要解决。沃尔巴克氏体通常会在蚊子繁殖一两代后消失，这意味着这种细菌无法像我们希望的那样在野外传播。我们最终发现，我们必须在将微生物注入蚊子之前对其进行调节——让这些习惯于生活在果蝇中的细菌适应它们的新宿主。为此，我们从果蝇中提取沃尔巴克氏体，然后在蚊子细胞系中培养它。2005年，我们终于成功了：我们用沃尔巴克氏体感染了蚊子，并观察到它们将细菌代代相传——总共13代。从那时起，沃尔巴克氏体在所有后续世代中都蓬勃发展。正如我们预期的那样，至少有一种沃尔巴克氏体菌株缩短了埃及伊蚊的寿命。
然而，事实证明，沃尔巴克氏体在对抗登革热方面比我们想象的还要好。出于我们尚未完全理解的原因，登革病毒很难在感染了沃尔巴克氏体的蚊子中生长。这是我们在成功地将沃尔巴克氏体移植到埃及伊蚊几年后才弄清楚的，当时我参与的另一项独立研究表明，在果蝇中，这种细菌还可以阻止果蝇C病毒的复制，这种病毒对果蝇是致命的。我的团队将登革热直接注入到我们的沃尔巴克氏体蚊子中，令我们高兴的是，登革热不再在它们的体内复制。我们多次重复了实验——每次都有数十只蚊子——并发现我们的结果是一致的。
如今，我们使用一种沃尔巴克氏体菌株，它可以阻止登革热传播，但不会缩短蚊子的寿命。毕竟，我们希望我们的蚊子尽可能长寿，并产下尽可能多的感染了沃尔巴克氏体的卵。自从我还是研究生的时候，我们就知道感染了沃尔巴克氏体的雌性蚊子几乎会将细菌传给它们的所有后代。在引入沃尔巴克氏体后，只需几代，该区域几乎每一只野生蚊子都会携带这种细菌。
我们在澳大利亚北部进行的一项实验表明，在每周每户释放约10只蚊子，持续10周后，该地区超过80%的野生蚊子携带了沃尔巴克氏体——而且当我们停止释放蚊子两个月后对它们进行测试时，它们仍然携带这种细菌。由于沃尔巴克氏体在后代中传播得如此之好，我们不应该进行任何重复释放。沃尔巴克氏体应该自行传播。
进入野外
在我们可以将沃尔巴克氏体蚊子释放到野外之前，我们必须解决社区中的许多担忧。我们花了几个月的时间挨家挨户征求在人们家附近释放蚊子的许可。我们举行了正式的信息会议，以及在购物中心外的即兴聊天。澳大利亚联邦官员也在批准释放感染蚊子之前检查了我们的方法的安全性。
对人类而言，沃尔巴克氏体似乎没有威胁。我们自己的实验室实验发现，这种细菌无法传播给人类，因为它太大，无法通过蚊子的唾液管进入人体血液。我们还对人体志愿者进行了安全测试，寻找抗体，但在蚊子叮咬志愿者三年后，人类仍然没有这种微生物的迹象。我们的实验室工作人员和志愿者经常卷起袖子，在蚊笼里待15分钟，让昆虫尽情吸血。
也没有迹象表明沃尔巴克氏体会危害环境。自从我们在2011年开始释放携带沃尔巴克氏体的蚊子以来，我们一直在研究遇到它们的动物和昆虫，我们的工作再次证实，这种细菌仅存在于昆虫和其他节肢动物的细胞内。此外，我们不认为沃尔巴克氏体即使设法进入人类或其他哺乳动物的血液中也能存活下来。事实上，沃尔巴克氏体已经存在于许多其他蚊子种类中，包括许多经常叮咬人类的蚊子。对吃过沃尔巴克氏体蚊子的蜘蛛和壁虎进行的测试表明，接触后没有不良影响，并且在这些动物的组织中没有这种细菌的迹象。
在2011年首次释放沃尔巴克氏体蚊子之前，我们委托澳大利亚国家科学机构联邦科学与工业研究组织（CSIRO）进行了一项独立的风险评估。专家组识别并评估了与释放沃尔巴克氏体蚊子相关的潜在危害，从可能对生态产生的影响到对社区的影响。该机构仔细审查了现有研究，并采访了进化生物学专家。涉及棘手的问题：蚊子密度的变化、登革病毒进化的可能性、叮咬蚊子数量增加的滋扰以及社区对与登革热相关的风险的看法变化。但CSIRO的最终报告得出结论，释放沃尔巴克氏体蚊子对人类和环境的风险可忽略不计——这是可能的最低评级。
沃尔巴克氏体走向全球
除了我们过去四年在澳大利亚进行的野外试验外，越南和印度尼西亚也在进行试验。去年9月，我们也开始在巴西释放蚊子。我们发现沃尔巴克氏体可以在小社区的野生蚊子种群中建立自身。现在我们打算在更大的范围内尝试做同样的事情。扩大我们的运营规模可能需要在我们的方法上进行一些调整。例如，饲养足够多的成年沃尔巴克氏体蚊子将过于劳动密集型。在凯恩斯，我们正在测试将沃尔巴克氏体蚊卵放入环境中的有效性。
与此同时，其他研究人员正在开发蚊子控制的替代方法。其中一种方法是释放经过基因改造的雄性蚊子，使雄性蚊子的精子细胞携带致命基因。当这些蚊子与野外的雌性蚊子交配时，它们的后代会死亡。这种方法具有创新性和潜在的强大功能，但它也可能成本高昂。为了在大规模上有效，可能需要不断释放改造后的蚊子；否则，来自周围地区的未改造蚊子会迁移到该区域并补充种群。转基因蚊子的使用也面临着来自基因改造批评者的强烈反对。
相比之下，基于沃尔巴克氏体的登革热控制成本是前期投入的：在对感染细菌的蚊子进行初始投资后，该过程将自行进行。这可能是一种相对廉价的应对登革热的方法，这在疾病最流行的贫穷热带国家尤为重要。我们方法的另一个好处是它不涉及基因改造——尽管由于需要确保社区安全的工作，它仍然花了数年时间才启动。
我们仍然面临一个重大的障碍：衡量当我们将沃尔巴克氏体引入社区时登革热的减少程度。这一步将非常困难，原因有几个。在我们工作的地区，关于登革热病例的可靠数据在很大程度上不存在，而且感染率每年可能差异很大。为了确立我们方法的有效性，我们需要比较我们释放了沃尔巴克氏体蚊子的地区的登革热发病率与我们没有释放蚊子的地区的登革热发病率。这样做将需要采集大量的血液样本，这将是费力的。
然而，我们相信这项工作将是值得的，而且不仅是为了对抗登革热。这些蚊子——或者更确切地说是它们体内的微生物——也显示出对抗其他疾病的希望。我们已经看到证据表明，沃尔巴克氏体也可能降低蚊子传播基孔肯雅热的能力，基孔肯雅热于去年7月首次出现在美国大陆，还有黄热病。研究人员还在尝试使用感染了沃尔巴克氏体的蚊子来减缓疟疾和淋巴丝虫病的传播，淋巴丝虫病是一种由蠕虫引起的严重致残疾病。
新的观察结果令人兴奋。然而，目前，我们小组将继续专注于评估该方法对抗登革热的效果。这是我们最初开始研究的地方，也是我们最接近看到实际影响的地方。我们希望有一天，蚊子叮咬只会留下一个痒痒的肿块，而不会有更严重的后果。