茲卡病毒持續蔓延,基因改造滅蚊的時代來了?

經過基因改造的雄蚊和雌蚊的後代會繼承變異的 DNA,這些幼蟲不能存活至成年。如果一切可以如計劃進行,埃及斑蚊的數量價會在極大程度上得到控制。但也有人對基因改造技術表示擔憂,例如經過基因改造的蚊子是否可能致使其他物種發生連鎖的基因突變?萬一這類蚊子致使其他物種發生基因突變,我們又該如何應對?
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A female Aedes aegypti  mosquito is shown in this 2006 Center for Disease Control (CDC) photograph released to Reuters on October 30, 2013. The mosquito, known to carry such potentially deadly diseases as dengue and yellow fever, has been detected for the first time in California, raising concerns among public health officials and prompting intense efforts to prevent the spread of the potentially deadly diseases. REUTERS/James Gathany/CDC/Handout via Reuters (UNITED STATES - Tags: HEALTH) ATTENTION EDITORS - THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. IT IS DISTRIBUTED, EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS. FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS - RTX14UD6
A female Aedes aegypti mosquito is shown in this 2006 Center for Disease Control (CDC) photograph released to Reuters on October 30, 2013. The mosquito, known to carry such potentially deadly diseases as dengue and yellow fever, has been detected for the first time in California, raising concerns among public health officials and prompting intense efforts to prevent the spread of the potentially deadly diseases. REUTERS/James Gathany/CDC/Handout via Reuters (UNITED STATES - Tags: HEALTH) ATTENTION EDITORS - THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. IT IS DISTRIBUTED, EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS. FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS - RTX14UD6
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本文原刊登於 The Atlantic、譯自 tech2ipo,Inside 獲授權刊登。

在歷史上,因為控制害蟲而衍生的災難並不罕見,棲息在夏威夷群島的貓鼬就是最好的例子。在 19 世紀 80 年代,當地的製糖工業深受鼠患所害,人們用盡所有辦法都不能阻止甘蔗被老鼠啃食的局面。最終,人們決定引入貓鼬以遏制老鼠的猖獗。

由於當地老鼠眾多,貓鼬自然可以飽餐一頓,但問題在於老鼠是活躍於夜間的動物,而貓鼬的活動時期則以日間為主。和貓鼬錯開活動時期的老鼠因此得以避過滅頂之災,而貓鼬則將捕食目標調整為當地的小鳥和鳥蛋,鼠患也未能得到緩解。

在 20 世紀 30 年代,澳大利亞也犯了同樣的錯誤,當地的農民想要透過引入有毒的蟾蜍以遏制甘蔗地的甲蟲禍害。最終毒蟾的橫行給多種本土生物帶來了難以磨滅的災難,但蟲禍仍舊在上演。

即便是在今天,類似的災難依然在頻頻上演。面對極為複雜的生態系統,人類的干預往往只會產生負面影響。隨著災難發生的次數逐漸變多,人們不禁停下手頭上的工作,並開始思考自己所採取的措施究竟是否可行。因為一旦我們對環境實施干預,不論最終效果如何,一切都不可能被撤回。但這終究不是一個容易回答的問題。

今天想要控制害蟲的數量,科學家們無需再依賴貓鼬和毒蟾,他們可以對目標物種進行基因控制,繼而控制害蟲的數量。在埃及斑蚊身上的實驗證明了基因控制的確是一種行之有效的方式,它可以在極大程度上減少害蟲的數量。

埃及斑蚊是茲卡病毒的主要宿體,這種由蚊蟲攜帶的病毒讓全世界的醫療機構都如坐針氈。自去年以來,巴西已經發生多起由於母親攜帶茲卡病毒而導致嬰兒夭折的案例。公共衛生官員表示茲卡病毒已經讓全球處於緊急狀態,並預測巴西的感染案例將會高達數千起。在美國等地,隨著蚊蟲滋生季節的到來,茲卡病毒想必會進一步爆發。

與此同時,在佛羅里達州基韋斯特島附近的一個小型社區內,美國食品藥品監督管理局正在考慮由生物技術公司 Oxitec 所提出的方案。Oxitec 提議將經過基因改造的雄性埃及斑蚊投放至本土的蚊群之中,一旦方案成功,本土的所有埃及斑蚊將會滅絕,進而扼殺茲卡病毒在本土傳播的可能性。目前美國食品藥品監督管理局正在就該方案公開諮詢意見。

Oxitec 計劃為蚊卵注入包含致死基因的 DNA,進而將由這些蚊卵孵化出來的雄性埃及斑蚊釋放至野外,並讓其與野外的雌蚊進行配對。由於雄性埃及斑蚊不以吸血為生,因此釋放雄蚊並不會加劇茲卡病毒的擴散。經過基因改造的雄蚊和雌蚊的後代會繼承變異的 DNA,這些幼蟲不能存活至成年。如果一切可以如計劃進行,埃及斑蚊的數量價會在極大程度上得到控制。在巴西皮拉西卡巴的實地測試顯示 Oxitec 的方案切實可行,為期 8 個月的測試周期過後,埃及斑蚊的數量減少了 82%。

目前我們迫切需要使用這種方法以控制埃及斑蚊的數量,除了茲卡病毒以外,這種蚊子還會攜帶登革熱、黃熱病以及基孔肯雅熱等多種病毒。「埃及斑蚊的存在讓全球 40% 的人口都暴露在這些病毒的威脅之中,這種蚊子所帶來的危害絲毫不亞於老鼠。」昆蟲學家 Andrew McKemey 表示,他也是 Oxitec 實地測試專案的領導者。

一切的喧囂都和愚昧、疑慮以及恐懼有關,人們會因為無知而感到恐懼,同時也會擔憂利用生物技術抗擊害蟲會最終將導致不利局面的發生。

但不論如何,現有的蚊蟲控制措施顯然還不足夠,對於美國而言更是如此。在美國,各州和聯邦政府會就針對茲卡病毒的基金發起政治鬥爭,共和黨更是出手阻止了應急基金的成立。「在我看來,正確的做法是對埃及斑蚊的數量進行控制。但我們甚至連這項工作也沒有進展,我並不認為單純依靠政治可以阻止病毒的傳播。」貝勒醫學院熱帶醫學學院院長 Peter Hotez 說,「控制這個病毒需要耗費許多人力,我們需要清除所有的積水,關好門窗,並逐戶噴灑殺蟲劑。」此外,Hotez 還補充稱應對茲卡病毒的工作需要各單位的合作努力,和美國以往的防蚊措施有很大區別。隨著氣候逐漸變暖,蚊蟲也會跟著滋生,到時對於有爆發危機的城市而言,想要採取預防措施或許已經太遲。在支持者眼中,釋放經過基因改造的雄性埃及斑蚊無疑是一項切實可行的措施。

但也有人對基因改造技術表示擔憂。之所以會出現這種情況,其中一部分原因是由於部分科學家對於這項技術也存在疑慮,但更重要的是人們普遍對基因改造技術存在誤解,大眾文化對於這項技術也存在抵觸的心理。安納伯格公共政策中心在二月份曾經做過一項民意調查,發現有超過三分之一的美國人相信茲卡病毒的傳播和經過基因改造的蚊蟲有關。當然,這種觀念是錯誤的。甚至有人表示聽到「基因改造」這個詞彙後,第一時間想到的是電影《侏羅紀公園》。也有不少人認為天然的事物才是最好的。

「公眾對基因工程表露出擔憂情緒,幾乎所有政治家對此都一無所知。」紐約大學醫學院醫學倫理學中心的創始主任 Arthur Caplan 說,「我認為此事和經濟無關。一切的喧囂都和愚昧、疑慮以及恐懼有關,人們會因為無知而感到恐懼,同時也會擔憂使用生物技術去抗擊害蟲會最終會導致不利局面的發生。」

「化學噴霧也會引發類似的擔憂情緒,這種措施確實存在一定的缺陷。」Caplan 補充,「過去的技術沒有明確的針對性,時常會走火,效果很難保持。而基因工程則更像是一款來福槍,精度很高,而且對使用者而言風險極小。」

分子遺傳學家 Nina Fedoroff 和前美國農業部長 John Block 皆認為透過基因工程對蚊蟲進行改造是抗擊茲卡病毒的最有效武器,二人還針對這個主題在本月的《紐約時報》上發表了一篇文章。許多科學家認為除了茲卡病毒以外,蚊蟲還會給人類健康帶來多種威脅。最明智的方法無疑是讓這個物種完全滅絕,儘管這種措施所帶來的影響尚處於未知狀態。

「我們需要在心裡謹記幾個事實。」進化生物學家 Oliva Judson 在 2003 年的《紐約時報》專欄中寫道,「首先我們目前所採取的防蚊措施其實非常殘酷,受害的除了蚊蟲之外還有其他物種。如果存在可以導致蚊蟲滅絕的基因,至少這種方式可以更加精確地殺死蚊蟲,效果也更為徹底。其次,讓有害的物種滅絕並不是一種罪行,一直以來都有物種走向滅絕。少數物種的消失會給我們帶來遺憾,但生態系統並不會因此而承受重大打擊,我們也不會因為某個物種的滅絕而陷入絕境。抹去某個物種確實有可能會讓其他物種在數量上發生變化,但變化並非意味著事情一定會往更糟糕的方向演變。」

Oxitec 認為和傳統的殺蟲劑相比,他們的方法會更為高效,且成本也和以往的滅蚊方法相當,甚至更低。昆蟲學家 McKemey 表示這種方法的成本會隨著使用地區所處的地理位置,該地區的人口以及蚊蟲數量等因素的差異而有所差異,因此他不能給出準確的成本預測。

但科學家對於 Oxitec 所採取的措施依然存在疑問。

「我並不會過於擔心安全問題,我認為最大的問題在於這項措施可以取得怎樣的成果。」Hotez 表示,「這種措施目前只經過小規模測試,儘管測試成果顯示埃及斑蚊的數量會因此而減少 80% 至 90%,但在現實世界中我們或許要消滅 99% 的埃及斑蚊才能取得勝利。」

換言之,讓埃及斑蚊的數量減少 80% 到底能否遏制茲卡病毒的傳播?關於這個問題的答案,我們並不清楚。

我們向周圍所釋放的雄蚊會自行消失殆盡。

想要阻止病毒傳播,我們在對埃及斑蚊進行數量控制時需要考慮多個因素,包括蚊蟲數量、人口數量、現有患者數量以及曾經患病進而對病毒免疫的人口數量等等。

「我們的技術可以控制蚊蟲的數量,但可以控制蚊蟲數量並不意味著可以控制疫情。」McKemey 說,「茲卡病毒是一種全新的病毒,我們並不清楚疫情爆發的蚊蟲及人口的數量。但只要我們成功控制蚊蟲的數量,我們將有可能打破疫情傳播的周期。」

另一個問題是這種方法的適用範圍到底有多廣泛。Oxitec 公司的測試地區是人口總數只有 60,000 的皮拉西卡巴,測試結果也顯示釋放經過基因改造的雄性埃及斑蚊可以有效減少當地埃及斑蚊的總量。但這種方法能否在人口密度更高的地區,又或者是規模龐大的城市群中取得相似的效果呢?

「在不到一年的時間裡,一隻雌性埃及斑蚊可以產下超過 10 億顆蚊卵。」McKemey 說,「蚊子的生物構造非常適合傳宗接代,正因為如此它們才會成為禍害,蚊子實在是太多產了。我們不能單憑假設去斷定控制方法的適用性,更不能以線性的目光去推測一個國家或者整片大陸的控制效果。在此之前,我們也曾經嘗試過各種針對害蟲的控制措施,但大多都與農業相關。」

在農業範疇內,我們不乏一些成功的案例。在 20 世紀 60 年代,蒼蠅曾經給美國畜牧業帶來沉重打擊。為了從根本上抹去這個威脅,當時科學家用基因改造技術為蒼蠅幼蟲實施絕育,最終成功消除蠅災。後來美國科學家在果蠅身上採取了相似的措施,並取得最終勝利。給害蟲做絕育手術可以帶來許多好處:這項措施可以讓有害的物種自行滅絕,害蟲不會透過遺傳及變異產生新的害蟲。「我們所做的一切其實非常安全。」McKemey 說,「我們向周圍所釋放的雄蚊會自行消失殆盡。」

有人提議嘗試對蚊子進行基因改造,以便降低蚊子傳播病毒的能力,但依然可以保障蚊子的生育能力。但 McKemey 認為這種方式並不具備可操作性。

「想要實現這種效果,你需要降低釋放經基因改造雄蚊的頻率。但這種方法的缺點是不可預見的情況太多。」他說道。

但 Oxitec 公司所採取的方式同樣有可能引發一些不可預見的情況。

你可以大肆想像基因改造有可能造成的後果,但我們不可能在實驗室測試完每一種情況。

「你需要關注一些自己並不了解的情況。」新墨西哥大學醫學院教授 Ravi Durvasula 表示,「從科學角度看,Oxitec 公司所採取的方式本身並沒有任何問題。但我們需要多考慮其他情況,萬一這種方式並不奏效,致使疫情繼續擴散,我們應該以何種措施應對?」

Durvasula 所指的是萬一基因突變沒有按照我們預想的方向發展,我們向外界釋放的蚊子會演變成全新的品種。一旦這種情況出現,茲卡病毒或許會進一步惡化。Durvasula 認為這是最值得關注的一種情況,但發生的概率很低。

「接受過基因改造的蚊子不大可能會再次發生變異,並演變成讓人們感到頭疼的品種。」他補充,「小範圍測試顯示經過基因改造的蚊子狀態非常穩定,它們很好得完成了自己的使命,並沒有像人們所恐懼的那樣變異成像小鳥一樣大的巨蚊或者其他怪物。Oxitec 公司進行過多項嚴格測試,但沒有人能百分百保證意外情況不會發生。」

基因改造有可能會改變蚊子的行為,使它們更具攻擊性,又或者會改變它們的進食習慣(由於埃及斑蚊一直以人類作為吸血對象,因此改變它們的進食習慣或許並不是一件壞事)。經過基因改造的蚊子是否可能致使其他物種發生連鎖的基因突變?萬一這類蚊子致使其他物種發生基因突變,我們又該如何應對?這類問題通常會出現在經過基因改造的細菌身上,科學家曾嘗試透過改造細菌的基因以抗擊茲卡病毒。Durvasula 表示,埃及斑蚊會因為基因改造而絕育,因此跨物種的基因突變出現的機率並不大。

「你可以大肆想像基因改造有可能造成的後果,但我們不可能在實驗室測試完每一種情況。」他說,「一旦我們將經過基因改造的蚊子釋放至野外,這些蚊子就不可能被回收,人們正是因此而感到擔憂。確實,和基因有關的事物一直很容易讓人感到恐懼。」

紐約大學生物倫理學家 Caplan 認為,這種恐懼會使針對埃及斑蚊的改造方案受到阻礙。但在恰當的條件下,公眾的恐懼或許也可以構成支撐這個方案的理由。

儘管對基因改造技術存在誤解的人並不少,但民意調查仍發現約有 43% 的人認為基因改造技術可以有效遏制茲卡病毒的擴散。今年 3 月份的一次民意調查發現,有 53% 的受訪人群強烈支持通過釋放經基因改造的雄蚊抗擊茲卡病毒。另外幾項民意調查也發現有眾多佛羅里達州市民對這項措施持支持態度。由普渡大學和美聯社發起的一項調查發現使用基因改造技術抗擊茲卡病毒的支持率高達 78%。

「以茲卡病毒為例,這種病毒會在數周內爆發,還有可能致使嬰兒出現畸形症狀,我們並不了解這種病毒的性傳播機制。每當談及恐懼的時候,人們會傾向於考慮事情的兩面性。我們會對該基因蚊子感到恐懼,而與此同時,我們也會擔心茲卡病毒的快速傳播。目前針對茲卡病毒的疫苗尚處於開發狀態,我們還沒有找到針對該種病毒的治療方法。通過權衡比較,人們無疑會選擇基因改造方案,因為至少這種方案看起來並沒有那麼邪惡。」

「你應該思考人們目前所採取的滅蚊方法。」他補充,「人們會在方圓數公里的區域投放殺蟲劑,又或者是在城市內乘坐摩托車噴灑滅蚊藥物,這些措施所使用的材料帶有毒性。隨著人們對殺蟲劑副作用的了解更加深入,他們或許會更加支持基因改造方案,至少沒有人會因為蚊子的絕育而死亡。更多同類型病毒的出現有可能會使全球陷入危機,我認為人們終將會醒悟,並同意嘗試新的應對方案。」