将蚊子斩尽杀绝+文档.doc

用基因技术把蚊子赶尽杀绝？你考虑好后果了吗？ 原创 2015-08-18 珍妮特方 环球科学ScientificAmerican 环球科学ScientificAmerican 环球科学ScientificAmerican 微信号 huanqiukexue 功能介绍 科学美国人独家授权中文版环球科学杂志 未经许可请勿转载。基因编辑技术的飞速进步，使得通过改造蚊子基因毁灭它们整个种群变得越来越具可行性。但在把这种讨厌的害虫赶尽杀绝之前，我们该考虑些什么呢？让我们看看这篇自然（Nature）的旧文。撰文 珍妮特方（Janet Fang）翻译 徐丽审校 马宏每天，吉塔娃蒂墨菲（Jittawadee Murphy）都会打开一个炎热、上锁的房间，这间屋子位于马里兰州银泉的沃尔特里德（Walter Reed）陆军研究所，里面关着一群携带疟疾的蚊子（史蒂芬斯氏按蚊）。她给数以百万计的蚊子提供碾碎的鱼食作为食物，并且让妊娠中的雌蚊从昏迷的小鼠肚子上吸血它们一个月内吸干了24只这种啮齿动物！墨菲研究蚊子已经20年有余，一直致力于寻找限制其所携带的寄生虫的传播方法。但是，她说，她宁愿它们从地球上消失。支持她的人一定有很多。每年全世界范围内会有2.47亿人们感染疟疾，其中近百万人会因此死亡。蚊子还会传播黄热病、登革热、乙型脑炎、裂谷热、基孔肯雅病毒和西尼罗河病毒，造成了更加巨大的医学与财政负担。然后是虫害的因素：它们的种群数量太过密集，甚至能让阿拉斯加的驯鹿窒息，而现在正是北半球的夏天，蚊子的数量更是达到一个季节性的高峰，它们的口器深深扎入到整个北半球人们的血肉中。如果这个世界完全没有蚊子，将会怎么样呢？会不会有人（或者别的什么东西）会怀念它们？自然向研究蚊子生物学与生态学的科学家们抛出了问题，得到一些令人惊异的答案。目前约有3500种以蚊子命名的生物，其中只有一两百种会叮咬或者袭扰人类。它们生存在几乎每一块大陆的各种栖息地上，在众多的生态系统中发挥重要作用。“蚊子已经在地球上存在了至少一亿年，”墨菲说道，“它们与相当多的其他物种一起进化。”消灭一种蚊子，可能就会让捕食者没有食物，或让某种植物失去传粉的媒介。而探索一个没有蚊子的世界已经不再只是想象中的实验：人们已经投入了相当多的努力，就是为了消除这个最有害、最能传染疾病的物种。然而科学家发现，在很多情况下，由一种蚊子的消失引起的生态缺口很快就会被其他生物的填满。生活将会跟以前一样，甚至还会更好。考虑到它们是主要的疾病传播媒介，“很难说消灭它们会有什么坏处，只是保不准有点附带损害。”伊利诺伊州立大学的昆虫生态学家史蒂文朱利亚诺（Steven Juliano）说。没有蚊子的世界将会“对我们更安全”，来自巴西圣卡塔琳娜联邦大学的医学昆虫学者卡洛斯布里索拉马孔德斯（Carlos Brisola Marcondes）说，“蚊子的消失对于人类而言影响重大。”“极地害客”如果蚊子全部消失，受影响最大的区域可能是北极冻原，这里居住着撮毛伊蚊（ Aedes impiger ）和黑足伊蚊（ Aedes nigripes ）。虫卵将会在第二年积雪融化后孵出，发展到成熟阶段仅需3到4周。从加拿大北部到俄罗斯，每年都有很短的一段时间内它们数量极其庞大，在有些地区甚至会形成厚厚的蚊子云。“这在全球范围内都是一个非常罕见的情况，”昆虫学家丹尼尔斯特里克曼（Daniel Strickman）说。他是美国农业部在马里兰州贝尔茨维尔地区的医疗和城市昆虫学项目的负责人，他还补充道，“世界上没有任何一个其他地方，生物的数量可以如此庞大。”关于如果这个生物群消失了会发生些什么，科学家们持有不同的观点。北卡罗来纳州环境与自然资源部的昆虫学家布鲁斯哈里森（Bruce Harrison）预计，若没有蚊子作为食物，在苔原筑巢的候鸟数量将会减少50%以上。但其他的研究人员并不这样认为。阿拉斯加费尔班克斯地区的美国渔业与野生动植物服务中心的一名野生生物学家，凯茜库尔比（Cathy Curby）认为北极蚊子并没有大量地出现在候鸟胃部的样品中，蠓（摇蚊）才是更重要的食物来源。“人类可能高估了北极冻原的蚊子数量，因为它们只是选择性地被我们所吸引。”她说。蚊子平均每天从每只驯鹿上吸取高达300毫升的血液，因而我们曾经认为麋鹿群应该会选择迎风的路线来逃离蚊群。当驯鹿群在北极的山谷中迁移时，路线上的微小变化都会引发极大影响：它们践踏草地、啃食地衣、输送营养物质、还会被狼群吃掉，这些最终会改变沿途的生态环境。如果将这些都考虑进来，蚊子的消失在北极地区会有相当大的影响，但是在其他地方是否也是这样呢？“空中美食”“蚊子很容易捕捉，而且吃起来还不错。”密歇根州立大学的水生昆虫学家理查德梅里特（Richard Merritt）说。如果没有了蚊子的幼虫，会有数百种鱼类不得不改变它们的食谱才能生存下去。“这听起来很简单，但饮食习惯这种特性已经深深烙印这些鱼的遗传基因中。”哈里森表示。比如说，食蚊鱼（Gambusia affinis）是一种专门的蚊子捕食者，很擅长杀死蚊子，因此被养殖于稻田和泳池里作为害虫防治的手段，没有了蚊子，它们说不定就会灭绝。而这种鱼或其他鱼类的消失会对整个食物链的上下游产生巨大影响。此外还有很多种类的昆虫、蜘蛛、蝾螈、蜥蜴和青蛙也会失去这一重要的食物来源。在2010年发表的一项研究中，研究者在法国卡马格地区的公园内喷上微生物杀虫剂，并跟踪观察捕食昆虫的毛脚燕的生存状况。他们发现，在喷上微生物杀虫剂之后平均每只鸟巢会产2只幼鸟，而在其他对照地点则平均孵化出3只幼鸟。大量的捕食蚊子的鸟类很可能转向其他昆虫，这些昆虫会在“后蚊子时代”大量繁殖来取代蚊子的生态位。其他的食虫动植物可能完全不会想起它们：蝙蝠主要捕食飞蛾，而且蚊子在其肠胃内还占不到2%。“如果你正在消耗能量，”美国疾病控制与预防中心的医学昆虫学家珍妮特麦卡里斯特（Janet McAllister）反问道，“你会选择吃22盎司的蛾子牛排，还是6盎司的蚊子汉堡？”菜单上的选择很多，似乎大多数昆虫捕食者在没有蚊子的世界也不会挨饿。看来蚊子对生态系统的影响还没有大到让人们暂时放弃把它们赶尽杀绝的想法。“随时效劳”蚊子的幼虫在全球水生生态系统里的构成了可观的生物量。它们可以存在于一切水体中，从不管是雨后的水塘，还是树洞，或者老旧的轮胎内。在洪水泛滥的平原，幼虫的密度大到它们的蠕动都能在水面上引起涟漪。它们以腐烂的树叶、有机残渣和微生物为食。问题是，如果没有蚊子，其他的滤食性生物是否会来替代它们？“能够处理有机碎屑的生物有很多，蚊子并不唯一的一种，更不是最重要的一种，”朱利亚诺说，“如果你取出飞机机翼上的一个铆钉，飞机也不可能因此停止飞行。”也许蚊子消失实际的效果取决于具体的水体。在北美东海岸的紫瓶子草（一种猪笼草）内有一个大约25到100毫升的微型水域，而蚊子的幼虫是这个小小的紧密团体中重要的成员。北美瓶草蚊（Wyeomyia smithii）和瓶草摇蚊（Metriocnemus knabi）是唯二居住在此的昆虫，一同住在这里的还有轮虫、细菌和原生动物。当其他生物掉到水里淹死后，摇蚊咀嚼其尸体，瓶草蚊的幼虫则以残渣为食，为植物提供比如氮一类的营养物质。在这个例子中，消除蚊子可能就会影响植物生长。在1974年，生态学家约翰阿迪科特（John Addicott，现就职于加拿大亚伯达省的卡里加尔大学）发表了关于猪笼草内的捕食者与猎物结构的发现，表明有蚊子幼虫存在时，原生动物多样性更加丰富。他认为，蚊子在进食时控制了原生动物中优势种类的数量，使得其他原生动物得以生存。而对于植物而言，更广泛的后果仍然不得而知。如果蚊子提供了“生态系统服务”即让人类从自然中获益，这可能会成为继续让蚊子存在的强有力的理由。美国罗格斯大学新布朗斯维克分校的进化生态学家迪娜丰塞卡（Dina Fonseca）举出蠓科的摇蚊，有时候也被认为称为蠓科小虫（no-see-ums）这个物种来作为对比。“人们被蠓科小虫叮咬，或者因为它们而感染病毒、原生动物或者丝虫，就会很想消除它们，”她说，“但是因为一些蠓科蚊子是热带植物如可可树的传粉昆虫，消灭了它们将导致我们没有巧克力可吃。”成年蚊子依靠花蜜来给自身提供能量（只有某些雌蚊需要吸食血液来得到蛋白质用于产卵），如果没有蚊子，数千种植物就将失去一种传粉媒介。但麦卡里斯特表示，对于人类依赖的作物而言，它们的传粉好像没啥用。“如果哪怕有一种让它们留在身边的益处，我们早就利用它们了，”她说，“我们不需要蚊子的任何东西，除了让它们走开。”蚊子：你喜欢我哪一点？ 人类：我喜欢你离我远一点。最终，似乎没有蚊子可以做而其他生物不能做的事情，也许除了这一件它们极其擅长于从一个动物上吸食血液，然后在扎入到另一个动物体内，这为病原微生物的传播提供了理想途径。“消除有害蚊子的生态学效果是人口会增加，这就是结果。”斯特里科曼说。许多生命将会被挽救，更多的人将不再受疾病的折磨，许多国家也不再被疟疾所困扰。比如在撒哈拉以南的非洲地区，消灭蚊子可能会让国民生产总值增加1.3%（这是据世界卫生组织估计每年由于疾病所消耗的GDP），这些钱可以用来加速当地发展。“蚊子的消失可以减少卫生系统与医院的财政负担，将用于病媒传播疾病的公共医疗开支投入到其他需要优先解决的健康问题上，还能降低辍学率。”世界卫生组织驻马尼拉的疟疾科学家杰弗里希（Jeffrey Hii）表示。来自佛罗里达医学昆虫学实验室的生态学家菲尔卢尼博斯（Phil Lounibos）认为“消除蚊子只会暂时缓解人类的痛苦”。他的研究表明，消除一类病原微生物携带物种的努力都会是徒劳的，因为这个生态位缺口很快会由别的生物补上。他的团队从佛罗里达州的垃圾场里收集了雌性黄热病蚊（埃及伊蚊），发现其中一些已经被亚洲虎蚊（白纹伊蚊）受精，而后者会携带多种人类疾病。这个受精过程会使雌性黄热病蚊失去生育能力，表明了一个物种是如何取代另一个的。鉴于蚊子传播疾病而导致的严重的人道主义与经济后果，多数科学家会认为人类总体健康的改善会超过人口增长的代价。而在生态系统中会造成“附带损害”的观点，也不会为蚊子赢得到多少同情。“每一种生物在自然中都有重要作用”的浪漫观点同样不足以为