【环球科学】杀光雌蚊，让蚊子种群崩溃！这次连无人机都出动了...环球科学2020-07-09 11:00:010阅

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图1/6一只埃及伊蚊。图片来源：DYLAN BECKSHOLT ， Science夏天有冷饮和西瓜，也有不胜其烦的蚊子。如何有效地杀灭蚊子，也成了大家所关心的事情。近期的两项研究，从基因层面侵入蚊子种群，让其只产雄蚊，最终导致种群崩溃；配上无人机的协助，有望使蚊子大面积地灭绝！
科学家长期以来一直在寻找能消灭蚊子的方法，比如今年5月，来自伦敦帝国理工学院的Andrea Crisanti研究团队设计了基于基因驱动的灭蚊技术，该技术可以使疟蚊种群仅产生雄性后代，造成种群崩溃瓦解。与此同时，另一批科学家开发出了新型自动释放无人机用于释放改造的蚊子。这两者能否“强强联合” ，彻底消灭令人头疼的蚊子呢？
蚊媒疾病的祸首
根据世界卫生组织（WHO）的资料，以蚊子为媒介传播的疾病每年造成的死亡人数超过100万。这些疾病和病毒包括：疟疾、淋巴丝虫病、登革热、黄热病和寨卡病毒等。在一些发展落后的热带地区，每年仍有数十万人饱受疟疾之苦。科研工作者们为了根除这种祸害了人类几千年的疾病，一方面坚持不懈地研制抗疟药物，另一方面也将目标瞄准了传播疟疾的媒介——蚊子。

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图2/6蚊媒疾病主要区域地图。每年约有一百万人死于蚊媒疾病， 32亿人处于疟疾危险之中。蓝色：疟疾、黄色：西尼罗河病毒、红色：黄热病、灰色：登革热、绿色：多种疾病交汇的热点地区。（图片来源：rentokil.com）在基因工程技术发展之初，科学家就一直在利用其进行灭蚊尝试。起初，科学家只是针对蚊子的个别基因进行改造，希望改造后的蚊子获得新特征（如：减少疟原虫、后代高致死率、后代不育等）并占据种群主导地位便于传播这些特征。
【【环球科学】杀光雌蚊，让蚊子种群崩溃！这次连无人机都出动了...环球科学2020-07-09 11:00:010阅】但释放大量经过改造的蚊子，又会引发新的问题：因为雌蚊会吸血并且传播疾病，为了防止放出的改造蚊子叮咬人类，科学家释放被改造的雄蚊才是最优的策略。如何只放出被改造的雄蚊呢？
高端灭蚊方法
在大多数物种中，雄性（XY型）的个体产生相同数量的X和Y配子，两种配子与来自雌性（XX型）的X配子结合产生后代，因此导致雄性和雌性后代的数量大致相等，有利于种群延续并维持稳定。
然而，在某些物种中，一小部分个体产生性别比例高度不平衡的后代。雄性个体不平等地传递两种配子，从而导致后代性别比例失衡。早期研究发现， X和Y配子的不均等大多是由在细胞减数分裂时的性染色体驱动（Sex chromosome drive）引起的。在此过程中起作用的基因通常与一个性染色体相关联，并能够阻止或干扰带有另一个性染色体的配子的产生，这些“自私的”基因便被称为性染色体驱动因子（Sex chromosome drivers）或减数分裂驱动因子（Meiotic drivers）。

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图3/6来自父亲与母亲的性染色体如何控制后代性别：正常情况下，来自父亲的X、Y染色体经过减数分裂平均分配到2种（4个）配子中，再与来自母方含有X染色体的配子结合形成XY（雄性）或XX（雌性）（图源：researchgate.net）性染色体驱动又可以分为X染色体驱动与Y染色体驱动。 X染色体驱动能阻止带有Y染色体的配子产生，导致后代中雌性远多于雄性。尽管X染色体驱动更为常见，但Y染色体驱动对于蚊媒控制更有吸引力，因为它们可以逐渐减少雌性的数量。
对于发生有性生殖的种群，性染色体驱动不仅可能使得种群中后代性别比例失衡，引发种群灭绝，还可能导致某些性状被一代代传递并扩大化。基于天然存在的性染色体驱动，结合时下流行的基因编辑CRISPR/Cas9技术，一种控制害虫的新手段——基因驱动（Gene Drive）诞生了。

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图4/6传统突变与运用基因驱动系统突变的传播示意图（引自Akbari等）通过基因驱动技术， “我们可以改变进化的轨迹，也可以导致物种灭绝” ，来自伦敦帝国理工学院的生物学家 Andrea Crisanti说。 Crisanti和他的团队一直致力于利用基因编辑技术对疟疾的传播载体——冈比亚按蚊进行性别改造以减少该物种并消灭疟疾，也参与了很多前文提到的“蚊子改造”的研究。
早在2014年， Crisanti和他的团队就开发出了用于控制疟蚊的性别比例扭转系统，初步实现了对于蚊子种群性别比例的调控。在该研究中，团队利用一种切割DNA的酶I-PpoI的切割特异性，构建了一个能够扭转蚊子性别比例的系统，该系统能够选择性地切割位于雄蚊X染色体上的基因序列，导致父系X染色体被切碎，无法传播给下一代。如此一来，在来自雄蚊的配子中，只有含有Y染色体的配子是可育的，所以后代中的雌性（XX型）将会大大减少。

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