健康
疟疾是对人类健康威胁最大的疾病之一。世界上有一半的人口面临感染这种恶性传染病的危险,症状包括频繁发烧和极度疲惫。每年超过2亿人感染,主要传播途径就是蚊子叮咬。感染者中,每年有数十万人死亡,平均每天有上千人因此丧命。残忍而讽刺的是,疟疾主要肆虐的是亚洲和非洲的发展中国家,让这些国家的经济雪上加霜,也严重影响了人们的生活质量。
疟疾是怎么感染的呢?与天花或流感等可能通过空气传播的疾病不同,疟疾寄生虫很脆弱,一旦暴露在外,就很容易死亡。它们需要借助外力才能在人与人之间传播。大自然在进化作用的助力下,为它们设计了完美的交通工具:疟蚊。
我第一次看到这种蚊子的时候,没看出什么特别的。就跟远足时看到的普通蚊子一样:一对翅膀、六条腿,还有细长的嘴巴,看起来很讨厌。但是,疟蚊的肠道和唾液腺中还隐藏着邪恶的秘密。雌蚊捕猎时,尤其青睐人类,总是急切地将口器(蚊子脸上的微型皮下注射器)插入人的皮肤,吸食血液。为了防止血液凝固,蚊子会把含有抗凝血剂的唾液注射到被刺破的伤口中——唾液中就可能有疟疾寄生虫。
怎么办呢?我们曾经反复尝试用杀虫剂解决问题,但是失败了。它们进化非常快,已经适应了一些毒素。人们也尝试过开发疫苗,还是没成功。原因还是这些寄生虫可以应对人类的免疫系统并迅速适应。
不过,要是我们动用基因工程,用自然的强大力量对付它们呢?
其实几十年前人们就想过要用基因工程对付疟疾了,但是从前科学家们关注的都是怎样改造蚊子。如果寄生虫需要借助蚊子才能在人之间传播,那我们要做的就是改造蚊子,让它们对寄生虫免疫。不过说起来容易做起来难。虽然任何生物体的基因工程都不是儿戏,但像蚊子这样复杂的情况就需要实验室研究人员付出更多辛勤了。
约翰霍普金斯大学的研究员马塞洛·雅各布斯-洛雷纳(Marcelo Jacobs-Lorena)博士决定另辟蹊径,重点研究一种更简单的有机体:一种和疟疾寄生虫一样存在于蚊子肠道中的细菌。每次雌蚊子吸完血,这种细菌就会迅速繁殖,增加几个数量级。简单来说,一旦疟原虫进入雌性蚊子的肠道,它们就会来一场迎头痛击。
雅各布斯-洛雷纳在电话里说:“其实这种细菌本来就是存在的。我们只是利用基因工程给它们增加了一个基因。”
单是这种补充的基因就足以击溃蚊子肠道中的寄生虫。它会促使细菌分泌对疟原虫特别致命的蛋白质,然后直接进入蚊子的肠液。在实验室里,研究人员向蚊子投喂改造过的微小细菌。结果证明,这些细菌可以在蚊子体内生存甚至不断繁衍,相当于一种疫苗,防止寄生虫的危害。在接受了转基因细菌的蚊子中,只有14%仍然感染了疟疾寄生虫。
如果我们能想到方法把这些改造过的细菌投喂给野外的蚊子,那它们就相当于接种了疫苗。如果蚊子无法携带寄生虫,也就不会再因此危害人们的生命了。
未来,我们还会找到类似方法来对抗其他传染病,与在人类身上想办法相比,寻找其他寄主更容易些。雅各布斯-洛雷纳正怀有这样的希望,只是他也很清楚,遇到些困难是在所难免的。
“我觉得要获得正式许可可能是个大问题,”他说,“这涉及到在野外搞基因工程,所以短期内应该没办法开始实地测试,但我们在努力。”
我和雅各布斯-洛雷纳都很清楚,一旦这种方法可以在野外应用,环保组织就会马上反对。它们总是为环境变化忧心忡忡。其实有些时候,这种担忧是对的。假如一只携带转基因细菌的蚊子被放到野外,它就可能把细菌传染给别的蚊子。如果研究人员没有仔细测试这种细菌的能力,很难说它会给环境、其他昆虫以及人类带来什么影响。
雅各布斯-洛雷纳表示:“我们发现了一种细菌,不仅可以在蚊子之间传播,还可以传播给它们的后代。细菌进入雌蚊子体内后,会转移到卵巢,并附着在卵上,所以孵出的幼虫也会感染。我们发现,蚊子多在水中产卵,而细菌可以在水中移动,附着到未感染的卵上。”
正因为如此,编程中的任何小错都不止会影响一代蚊子,还将影响其他蚊子甚至它们的后代。更有甚者,细菌会从水中的蚊子卵传播到其他昆虫的卵上,这很危险。那么,那些以蚊子为食的鸟类呢?它们也会感染转基因细菌吗?我们无法预知所有的后果。而冒着这样的风险去解救每年100万人的生命,确实值得吗?其实,随着类似的解决方案走进人们的视线,我们未来10年要面临的困境还有很多。