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科学家有望通过基因将雌蚊变为雄蚊 控制疾病传播

著名作家Rudyard Kipling曾写道,一些物种的雌性比雄性更加致命——对于埃及伊蚊(也被称为黄热病蚊子)而言这是千真万确的。只有雌蚊会享用人类血液,从而传播黄热病、登革热和其他一些疾病。但是如果你能够把所有雌蚊都变成雄蚊,那将会怎样?这是一项新研究提出的可能性——这项研究查明了一种能够决定一只蚊子是否成为雄性的基因。这是首次在蚊子中发现并验证“性别决定启动基因”的存在。

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埃及伊蚊是源于非洲的入侵物种,几百年前通过贩奴活动传播至全世界。埃及伊蚊传播登革热与黄热病,高度适应人类生活环境,被认为是一大公共健康威胁。然而只有雌蚊才会传播登革热与黄热病,因为雌蚊需要吸血利用其中的蛋白质等物质来产卵。而雄蚊靠吸食花蜜而不是吸血来汲取营养,不传染疾病。


科学家在几十年前便已知道,至少有一种基因能够使埃及伊蚊雄性胚胎位于1号染色体的一段脱氧核糖核酸(DNA)上。他们将该区域称为M基因座,但迄今为止,科学家依然未能确定到底是哪一个基因在起作用。部分原因在于,这一区域包含有大量重复DNA,从而使得对该区域进行测序变得非常棘手。结果是事实证明,2007年发表的一个埃及伊蚊基因组甚至不包含新发现的基因。


这篇新论文的作者之一、美国弗吉尼亚理工学院分子遗传学家Zach Adelman表示:“这个基因非常小,它被当作垃圾一样扔出。”


为了找到这个基因,Adelman和他的同事对分属于两种不同埃及伊蚊的雌蚊和雄蚊的数千个DNA片段进行了测序,目的是寻找在两种雄蚊中都更常见的区域。


研究人员发现了164个这样的序列并将其与胚胎中活跃的基因数据进行匹配,以便找出在早期雄蚊胚胎中活跃的序列。最终在剩下的24个序列中,研究人员找到了一个新基因,他们称其为Nix基因。


大约半数的雌蚊胚胎在被注射了包含该基因的DNA片段后发育出了雄性性器官。研究人员日前在《科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。


“导致蚊子变成雄蚊的确切序列尚不清楚。”Adelman说,“但是我们知道Nix基因处于这一级联反应的顶部,这是最重要的。”


基于此,研究人员提出,可以通过操作Nix基因让埃及伊蚊雄多雌少,从而减少这种蚊子的数量,控制这种有害的入侵物种。


作为一家生产捕蚊器公司荷兰瓦赫宁恩In2Care的老板,昆虫学家Bart Knols表示:“这是一项出色的基础科学,并且具有潜在的遗传控制策略。”它的第一个应用将对已有的控蚊策略提供帮助。


然而Knols也提醒说,科学家首先需要证明他们能够完成全部的性别转换。Adelman表示,在这项研究中只有一部分雌蚊变成了雄蚊,这是因为Nix基因需要与蚊子基因组融为一体,以便产生足够数量的蛋白质。他说:“如果它自始至终能够在全部组织中生成,我们将有希望得到全部的性别转换,即全部变成雄蚊。我们在朝着这一方向努力。”


从长远来看,这项研究还将带来另一种策略。


科学家最近报告了一种系统,使得他们能够让某一种基因在下一代中以100%的频率出现。将Nix基因耦合到这一系统中将能够创造一种雄性基因传播的链式反应。


Adelman说:“如果你释放这样一种动物,它只产生雄性直到最后种群崩溃。”但他承认,现在就指望使用这项技术还为时尚早。“我们需要一项能够在这样的系统被使用之前对其进行控制的技术。”


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