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用基因技術(shù)把蚊子趕盡殺絕?你考慮好后果了嗎? 原創(chuàng) 2015-08-18 珍妮特方 環(huán)球科學(xué)ScientificAmerican 環(huán)球科學(xué)ScientificAmerican 環(huán)球科學(xué)ScientificAmerican 微信號(hào) huanqiukexue 功能介紹 科學(xué)美國(guó)人獨(dú)家授權(quán)中文版環(huán)球科學(xué)雜志 未經(jīng)許可請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載。基因編輯技術(shù)的飛速進(jìn)步,使得通過(guò)改造蚊子基因毀滅它們整個(gè)種群變得越來(lái)越具可行性。但在把這種討厭的害蟲(chóng)趕盡殺絕之前,我們?cè)摽紤]些什么呢?讓我們看看這篇自然(Nature)的舊文。撰文 珍妮特方(Janet Fang)翻譯 徐麗審校 馬宏每天,吉塔娃蒂墨菲(Jittawadee Murphy)都會(huì)打開(kāi)一個(gè)炎熱、上鎖的房間,這間屋子位于馬里蘭州銀泉的沃爾特里德(Walter Reed)陸軍研究所,里面關(guān)著一群攜帶瘧疾的蚊子(史蒂芬斯氏按蚊)。她給數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的蚊子提供碾碎的魚(yú)食作為食物,并且讓妊娠中的雌蚊從昏迷的小鼠肚子上吸血它們一個(gè)月內(nèi)吸干了24只這種嚙齒動(dòng)物!墨菲研究蚊子已經(jīng)20年有余,一直致力于尋找限制其所攜帶的寄生蟲(chóng)的傳播方法。但是,她說(shuō),她寧愿它們從地球上消失。支持她的人一定有很多。每年全世界范圍內(nèi)會(huì)有2.47億人們感染瘧疾,其中近百萬(wàn)人會(huì)因此死亡。蚊子還會(huì)傳播黃熱病、登革熱、乙型腦炎、裂谷熱、基孔肯雅病毒和西尼羅河病毒,造成了更加巨大的醫(yī)學(xué)與財(cái)政負(fù)擔(dān)。然后是蟲(chóng)害的因素:它們的種群數(shù)量太過(guò)密集,甚至能讓阿拉斯加的馴鹿窒息,而現(xiàn)在正是北半球的夏天,蚊子的數(shù)量更是達(dá)到一個(gè)季節(jié)性的高峰,它們的口器深深扎入到整個(gè)北半球人們的血肉中。如果這個(gè)世界完全沒(méi)有蚊子,將會(huì)怎么樣呢?會(huì)不會(huì)有人(或者別的什么東西)會(huì)懷念它們?自然向研究蚊子生物學(xué)與生態(tài)學(xué)的科學(xué)家們拋出了問(wèn)題,得到一些令人驚異的答案。目前約有3500種以蚊子命名的生物,其中只有一兩百種會(huì)叮咬或者襲擾人類(lèi)。它們生存在幾乎每一塊大陸的各種棲息地上,在眾多的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用?!拔米右呀?jīng)在地球上存在了至少一億年,”墨菲說(shuō)道,“它們與相當(dāng)多的其他物種一起進(jìn)化?!毕麥缫环N蚊子,可能就會(huì)讓捕食者沒(méi)有食物,或讓某種植物失去傳粉的媒介。而探索一個(gè)沒(méi)有蚊子的世界已經(jīng)不再只是想象中的實(shí)驗(yàn):人們已經(jīng)投入了相當(dāng)多的努力,就是為了消除這個(gè)最有害、最能傳染疾病的物種。然而科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在很多情況下,由一種蚊子的消失引起的生態(tài)缺口很快就會(huì)被其他生物的填滿(mǎn)。生活將會(huì)跟以前一樣,甚至還會(huì)更好??紤]到它們是主要的疾病傳播媒介,“很難說(shuō)消滅它們會(huì)有什么壞處,只是保不準(zhǔn)有點(diǎn)附帶損害?!币晾Z伊州立大學(xué)的昆蟲(chóng)生態(tài)學(xué)家史蒂文朱利亞諾(Steven Juliano)說(shuō)。沒(méi)有蚊子的世界將會(huì)“對(duì)我們更安全”,來(lái)自巴西圣卡塔琳娜聯(lián)邦大學(xué)的醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)者卡洛斯布里索拉馬孔德斯(Carlos Brisola Marcondes)說(shuō),“蚊子的消失對(duì)于人類(lèi)而言影響重大?!薄皹O地害客”如果蚊子全部消失,受影響最大的區(qū)域可能是北極凍原,這里居住著撮毛伊蚊( Aedes impiger )和黑足伊蚊( Aedes nigripes )。蟲(chóng)卵將會(huì)在第二年積雪融化后孵出,發(fā)展到成熟階段僅需3到4周。從加拿大北部到俄羅斯,每年都有很短的一段時(shí)間內(nèi)它們數(shù)量極其龐大,在有些地區(qū)甚至?xí)纬珊窈竦奈米釉啤!斑@在全球范圍內(nèi)都是一個(gè)非常罕見(jiàn)的情況,”昆蟲(chóng)學(xué)家丹尼爾斯特里克曼(Daniel Strickman)說(shuō)。他是美國(guó)農(nóng)業(yè)部在馬里蘭州貝爾茨維爾地區(qū)的醫(yī)療和城市昆蟲(chóng)學(xué)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,他還補(bǔ)充道,“世界上沒(méi)有任何一個(gè)其他地方,生物的數(shù)量可以如此龐大?!标P(guān)于如果這個(gè)生物群消失了會(huì)發(fā)生些什么,科學(xué)家們持有不同的觀點(diǎn)。北卡羅來(lái)納州環(huán)境與自然資源部的昆蟲(chóng)學(xué)家布魯斯哈里森(Bruce Harrison)預(yù)計(jì),若沒(méi)有蚊子作為食物,在苔原筑巢的候鳥(niǎo)數(shù)量將會(huì)減少50%以上。但其他的研究人員并不這樣認(rèn)為。阿拉斯加費(fèi)爾班克斯地區(qū)的美國(guó)漁業(yè)與野生動(dòng)植物服務(wù)中心的一名野生生物學(xué)家,凱茜庫(kù)爾比(Cathy Curby)認(rèn)為北極蚊子并沒(méi)有大量地出現(xiàn)在候鳥(niǎo)胃部的樣品中,蠓(搖蚊)才是更重要的食物來(lái)源?!叭祟?lèi)可能高估了北極凍原的蚊子數(shù)量,因?yàn)樗鼈冎皇沁x擇性地被我們所吸引?!彼f(shuō)。蚊子平均每天從每只馴鹿上吸取高達(dá)300毫升的血液,因而我們?cè)?jīng)認(rèn)為麋鹿群應(yīng)該會(huì)選擇迎風(fēng)的路線來(lái)逃離蚊群。當(dāng)馴鹿群在北極的山谷中遷移時(shí),路線上的微小變化都會(huì)引發(fā)極大影響:它們踐踏草地、啃食地衣、輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、還會(huì)被狼群吃掉,這些最終會(huì)改變沿途的生態(tài)環(huán)境。如果將這些都考慮進(jìn)來(lái),蚊子的消失在北極地區(qū)會(huì)有相當(dāng)大的影響,但是在其他地方是否也是這樣呢?“空中美食”“蚊子很容易捕捉,而且吃起來(lái)還不錯(cuò)?!泵苄萘⒋髮W(xué)的水生昆蟲(chóng)學(xué)家理查德梅里特(Richard Merritt)說(shuō)。如果沒(méi)有了蚊子的幼蟲(chóng),會(huì)有數(shù)百種魚(yú)類(lèi)不得不改變它們的食譜才能生存下去?!斑@聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單,但飲食習(xí)慣這種特性已經(jīng)深深烙印這些魚(yú)的遺傳基因中?!惫锷硎?。比如說(shuō),食蚊魚(yú)(Gambusia affinis)是一種專(zhuān)門(mén)的蚊子捕食者,很擅長(zhǎng)殺死蚊子,因此被養(yǎng)殖于稻田和泳池里作為害蟲(chóng)防治的手段,沒(méi)有了蚊子,它們說(shuō)不定就會(huì)滅絕。而這種魚(yú)或其他魚(yú)類(lèi)的消失會(huì)對(duì)整個(gè)食物鏈的上下游產(chǎn)生巨大影響。此外還有很多種類(lèi)的昆蟲(chóng)、蜘蛛、蠑螈、蜥蜴和青蛙也會(huì)失去這一重要的食物來(lái)源。在2010年發(fā)表的一項(xiàng)研究中,研究者在法國(guó)卡馬格地區(qū)的公園內(nèi)噴上微生物殺蟲(chóng)劑,并跟蹤觀察捕食昆蟲(chóng)的毛腳燕的生存狀況。他們發(fā)現(xiàn),在噴上微生物殺蟲(chóng)劑之后平均每只鳥(niǎo)巢會(huì)產(chǎn)2只幼鳥(niǎo),而在其他對(duì)照地點(diǎn)則平均孵化出3只幼鳥(niǎo)。大量的捕食蚊子的鳥(niǎo)類(lèi)很可能轉(zhuǎn)向其他昆蟲(chóng),這些昆蟲(chóng)會(huì)在“后蚊子時(shí)代”大量繁殖來(lái)取代蚊子的生態(tài)位。其他的食蟲(chóng)動(dòng)植物可能完全不會(huì)想起它們:蝙蝠主要捕食飛蛾,而且蚊子在其腸胃內(nèi)還占不到2%?!叭绻阏谙哪芰?,”美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心的醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)家珍妮特麥卡里斯特(Janet McAllister)反問(wèn)道,“你會(huì)選擇吃22盎司的蛾子牛排,還是6盎司的蚊子漢堡?”菜單上的選擇很多,似乎大多數(shù)昆蟲(chóng)捕食者在沒(méi)有蚊子的世界也不會(huì)挨餓。看來(lái)蚊子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響還沒(méi)有大到讓人們暫時(shí)放棄把它們趕盡殺絕的想法。“隨時(shí)效勞”蚊子的幼蟲(chóng)在全球水生生態(tài)系統(tǒng)里的構(gòu)成了可觀的生物量。它們可以存在于一切水體中,從不管是雨后的水塘,還是樹(shù)洞,或者老舊的輪胎內(nèi)。在洪水泛濫的平原,幼蟲(chóng)的密度大到它們的蠕動(dòng)都能在水面上引起漣漪。它們以腐爛的樹(shù)葉、有機(jī)殘?jiān)臀⑸餅槭场?wèn)題是,如果沒(méi)有蚊子,其他的濾食性生物是否會(huì)來(lái)替代它們?“能夠處理有機(jī)碎屑的生物有很多,蚊子并不唯一的一種,更不是最重要的一種,”朱利亞諾說(shuō),“如果你取出飛機(jī)機(jī)翼上的一個(gè)鉚釘,飛機(jī)也不可能因此停止飛行。”也許蚊子消失實(shí)際的效果取決于具體的水體。在北美東海岸的紫瓶子草(一種豬籠草)內(nèi)有一個(gè)大約25到100毫升的微型水域,而蚊子的幼蟲(chóng)是這個(gè)小小的緊密團(tuán)體中重要的成員。北美瓶草蚊(Wyeomyia smithii)和瓶草搖蚊(Metriocnemus knabi)是唯二居住在此的昆蟲(chóng),一同住在這里的還有輪蟲(chóng)、細(xì)菌和原生動(dòng)物。當(dāng)其他生物掉到水里淹死后,搖蚊咀嚼其尸體,瓶草蚊的幼蟲(chóng)則以殘?jiān)鼮槭?,為植物提供比如氮一?lèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在這個(gè)例子中,消除蚊子可能就會(huì)影響植物生長(zhǎng)。在1974年,生態(tài)學(xué)家約翰阿迪科特(John Addicott,現(xiàn)就職于加拿大亞伯達(dá)省的卡里加爾大學(xué))發(fā)表了關(guān)于豬籠草內(nèi)的捕食者與獵物結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),表明有蚊子幼蟲(chóng)存在時(shí),原生動(dòng)物多樣性更加豐富。他認(rèn)為,蚊子在進(jìn)食時(shí)控制了原生動(dòng)物中優(yōu)勢(shì)種類(lèi)的數(shù)量,使得其他原生動(dòng)物得以生存。而對(duì)于植物而言,更廣泛的后果仍然不得而知。如果蚊子提供了“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”即讓人類(lèi)從自然中獲益,這可能會(huì)成為繼續(xù)讓蚊子存在的強(qiáng)有力的理由。美國(guó)羅格斯大學(xué)新布朗斯維克分校的進(jìn)化生態(tài)學(xué)家迪娜豐塞卡(Dina Fonseca)舉出蠓科的搖蚊,有時(shí)候也被認(rèn)為稱(chēng)為蠓科小蟲(chóng)(no-see-ums)這個(gè)物種來(lái)作為對(duì)比。“人們被蠓科小蟲(chóng)叮咬,或者因?yàn)樗鼈兌腥静《尽⒃鷦?dòng)物或者絲蟲(chóng),就會(huì)很想消除它們,”她說(shuō),“但是因?yàn)橐恍房莆米邮菬釒е参锶缈煽蓸?shù)的傳粉昆蟲(chóng),消滅了它們將導(dǎo)致我們沒(méi)有巧克力可吃?!背赡晡米右揽炕蹃?lái)給自身提供能量(只有某些雌蚊需要吸食血液來(lái)得到蛋白質(zhì)用于產(chǎn)卵),如果沒(méi)有蚊子,數(shù)千種植物就將失去一種傳粉媒介。但麥卡里斯特表示,對(duì)于人類(lèi)依賴(lài)的作物而言,它們的傳粉好像沒(méi)啥用?!叭绻呐掠幸环N讓它們留在身邊的益處,我們?cè)缇屠盟鼈兞?,”她說(shuō),“我們不需要蚊子的任何東西,除了讓它們走開(kāi)?!蔽米樱耗阆矚g我哪一點(diǎn)? 人類(lèi):我喜歡你離我遠(yuǎn)一點(diǎn)。最終,似乎沒(méi)有蚊子可以做而其他生物不能做的事情,也許除了這一件它們極其擅長(zhǎng)于從一個(gè)動(dòng)物上吸食血液,然后在扎入到另一個(gè)動(dòng)物體內(nèi),這為病原微生物的傳播提供了理想途徑。“消除有害蚊子的生態(tài)學(xué)效果是人口會(huì)增加,這就是結(jié)果?!彼固乩锟坡f(shuō)。許多生命將會(huì)被挽救,更多的人將不再受疾病的折磨,許多國(guó)家也不再被瘧疾所困擾。比如在撒哈拉以南的非洲地區(qū),消滅蚊子可能會(huì)讓國(guó)民生產(chǎn)總值增加1.3%(這是據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)每年由于疾病所消耗的GDP),這些錢(qián)可以用來(lái)加速當(dāng)?shù)匕l(fā)展?!拔米拥南Э梢詼p少衛(wèi)生系統(tǒng)與醫(yī)院的財(cái)政負(fù)擔(dān),將用于病媒傳播疾病的公共醫(yī)療開(kāi)支投入到其他需要優(yōu)先解決的健康問(wèn)題上,還能降低輟學(xué)率?!笔澜缧l(wèi)生組織駐馬尼拉的瘧疾科學(xué)家杰弗里希(Jeffrey Hii)表示。來(lái)自佛羅里達(dá)醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的生態(tài)學(xué)家菲爾盧尼博斯(Phil Lounibos)認(rèn)為“消除蚊子只會(huì)暫時(shí)緩解人類(lèi)的痛苦”。他的研究表明,消除一類(lèi)病原微生物攜帶物種的努力都會(huì)是徒勞的,因?yàn)檫@個(gè)生態(tài)位缺口很快會(huì)由別的生物補(bǔ)上。他的團(tuán)隊(duì)從佛羅里達(dá)州的垃圾場(chǎng)里收集了雌性黃熱病蚊(埃及伊蚊),發(fā)現(xiàn)其中一些已經(jīng)被亞洲虎蚊(白紋伊蚊)受精,而后者會(huì)攜帶多種人類(lèi)疾病。這個(gè)受精過(guò)程會(huì)使雌性黃熱病蚊失去生育能力,表明了一個(gè)物種是如何取代另一個(gè)的。鑒于蚊子傳播疾病而導(dǎo)致的嚴(yán)重的人道主義與經(jīng)濟(jì)后果,多數(shù)科學(xué)家會(huì)認(rèn)為人類(lèi)總體健康的改善會(huì)超過(guò)人口增長(zhǎng)的代價(jià)。而在生態(tài)系統(tǒng)中會(huì)造成“附帶損害”的觀點(diǎn),也不會(huì)為蚊子贏得到多少同情。“每一種生物在自然中都有重要作用”的浪漫觀點(diǎn)同樣不足以為
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