总108期(2024年4月刊)
【技术研究】中山大学:用核技术给蚊子做“绝育手术”
来源:《中国有害生物防制》   时间:2024-05-04


 

1.jpg 

 

“蚊子工厂”的成蚊饲养车间

 

“蚊子工厂”由中山大学组建的国家原子能机构核技术(昆虫不育)研发中心主管,整个工厂占地面积800平方米,根据蚊子的生活特征布局了不同的功能间。用来实验的蚊子将在这里经历蚊卵、幼虫、蚊蛹、成虫四个生长周期。雌雄蚊蛹经仪器分离后进行羽化,羽化后雄蚊经X射线辐照破坏雄蚊的生育能力使雄蚊绝育,随后,这些不育雄蚊可被释放到野外,与野生雌蚊交配,使雌蚊产下的蚊卵无法继续发育而死亡,从而达到降低蚊虫种群的密度。这就是核技术灭蚊的过程。

 

周产500-800万只不育雄蚊

 

室内温度25℃,塑料饲养盒整齐排列在置物架上,随便拉出一盒就能看到密密麻麻吸附在纸片上的千万个蚊卵。走进“蚊子工厂”,记者参观的第一个区域就是位于入口左侧的蚊卵储存间。

 

生产绝育蚊子的第一步:蚊卵孵化

 

要想“灭蚊”还得先“养蚊”,研究员在蚊卵储存间内收集、孵化蚊卵就是饲养蚊子的第一步。

 

由于广东为白纹伊蚊的主要分布地区之一,因此该“蚊子工厂”便以白纹伊蚊为研究对象。中山大学中山医学院副教授、国家原子能机构核技术(昆虫不育)研发中心特聘研究员张东京介绍,在蚊卵储备间保存有约3000万个伊蚊蚊卵,蚊卵在保存了30-45天后,还可以维持较高的孵化率。

 

生产绝育蚊子的第二步:饲养幼虫

 

幼虫是蚊子的第二个生长阶段。蚊卵发育成熟后,放入水中孵化幼虫。在幼虫饲养间,研究员正将孵化管里的幼虫转移至饲养盘,每个饲养盘可以饲养幼虫5000条。这位研究员告诉记者,按照公司量产的要求,自己每天需要饲养50万条幼虫。

 

幼虫经过多次蜕皮发育变成蚊蛹。到了蛹这一阶段,蚊子就可以区分雌雄了。伊蚊蛹的体型大小雌雄有差异,雌蛹大,雄蛹小,基于体型差异利用蚊蛹雌雄分离仪器将雌、雄蚊蛹分开。

 

生产绝育蚊子的第三步:分离雌雄蚊蛹

 

为了保种,研究员按照雄雌1:3的比例,将部分蚊蛹转移至成蚊笼中。雌性成蚊吸食专门购置的羊血后产下蚊卵,这些蚊卵又将移至蚊卵储存间,开始新一轮的饲养,而更多的雄蛹则将被用来羽化成雄蚊后进行绝育。

 

这些即将被绝育的雄蚊首先要单独放置在羽化间羽化。走进羽化间,一个个与成蚊笼相似的羽化笼出现在记者眼前。张东京向记者展示了雄蚊绝育的全过程:将羽化后的雄蚊转移至冷库,在10℃左右的低温呆上5分钟,雄蚊就会被冻晕,意味着被“麻醉”。最后将雄蚊分批放进辐照腔,放在两个辐照杯内的雄蚊大约经过6分钟的X射线辐照即可完成绝育。“通过多次实验的验证,用X射线辐照雄蚊,其绝育率可高达99.9%。”他说。

 

生产绝育蚊子的第四步:成蚊笼中羽化

 

“硬核”绝育的蚊子如何“大义灭亲”?张东京介绍,将不育雄蚊定期释放到控制区域,它们会自动寻找雌蚊进行交尾。雌蚊一生只需交尾一次就可以满足一生的生殖需要,与不育雄蚊交尾的雌蚊终生产下的蚊卵无法发育。如果释放足够数量的不育雄蚊,蚊子的种群数量可以被降得很低。

 

“目前,预计工厂每周产能达 500-800 万不育雄蚊。当前还处于试验阶段,我们还未在居民生活的区域释放这些不育雄蚊。” 张东京表示,研究的宗旨是为了弥补传统灭蚊方法的不足,我们还需综合环境防制、物理防制、化学防制、生物防制等防制方法,完善灭蚊的策略。

 

中山大学用核技术灭蚊属于新的害虫防制技术——昆虫不育技术(Sterile Insect Technique)的范畴。与其他的昆虫不育技术的研究不同的是,中山大学是国内首家使用核技术灭蚊的高等院校,最早可以追溯到2013年。如今,这项听起来有点不可思议的实验已经在国际上做出了典范。

 

2020年,张东京曾受国际原子能机构邀请,到南非约翰内斯堡国家传染病中心,为当地提供昆虫不育技术应用的指导与支持。

 

科研人员设置辐射剂量

 

“当地的主要困扰是按蚊,也叫疟蚊,是疟疾的传播媒介,已经多次爆发疟疾疫情,死亡率较高。”张东京说,“他们应用昆虫不育技术遇到难题,而我们的研究和应用在全球都处于领先地位,可以提供支持。如果当地能够应用成功,对降低疟疾发病率,将起到重要的示范作用。”

 

显然,将核技术介入昆虫不育的研究具有一定的先进性。实际上,核技术早已融入我国国民生活的方方面面,尤其在公共卫生和医学领域的应用越来越广泛。作为一种安全高效、无残留的清洁能源,核能已成为我国实现“碳中和”的关键技术。这也是中山大学研究核技术灭蚊的原因之一。其原理为:通过辐照损伤雄蚊子生殖细胞,断裂染色体,导致不均衡配子形成,阻断有丝分裂,使得受精卵或胚胎无法发育而死亡。

 

“这是核技术绿色应用的典范,服务健康中国的战略需求,符合构建人类命运共同体的迫切要求。”国家原子能机构核技术(昆虫不育)研发中心主任吴忠道透露,与传统使用化学杀虫剂控制蚊子的方法相比,这种做法不会产生化学污染,杀蚊选择性强,不祸及其它有益生物或害虫天敌,并且不会有诱导蚊子产生抗药性,防治效果持久,是目前唯一有可能在一个区域内根除特定蚊虫、达到控制疾病传播目的现代生物防制技术。

 

计划在大湾区建3-4个灭蚊示范点

 

站在“蚊子工厂”的入口,似乎一眼就看到实验室的尽头,若不加停留,大约花10分钟就能走遍每间功能间。但是,“蚊子工厂”的意义与目标远不止现在的800平方米。

 

为推动研发中心的关键技术运用与转化,中山大学成立了国有投资为主体的蚊媒防控技术产学研运营公司——广州中大核昆生物技术有限公司,即中山大学“蚊子工厂”,选址东莞中山大学研究院,2020年12月便已建成并投产。

 

张东京透露,“蚊子工厂”正计划面向粤港澳大湾区扩大规模,未来拟建成“亚洲地区绝育蚊大生产基地”,预计生产车间每周产能将达4000-5000万不育雄蚊, 以提供足够的绝育蚊虫。同时计划在粤港澳大湾区建立3-4个灭蚊示范点,并且将设立海外培训基地。随着研究的不断深入,从“蚊子工厂”飞出的不育雄蚊有希望与传统的蚊虫控制方法进行结合,弥补传统方法的短板,解决夏天蚊子肆虐的问题。

 

今年6月,中山大学还与国际原子能机构签约,成立“国际原子能机构核技术(昆虫不育)协作中心”,双方在核技术蚊媒控制领域展开合作,在核技术和平科学利用上做出更多探索和成绩,尤其为发展中国家控制蚊媒传染病和国际公共卫生健康挑战提供更多解决方案。

 

年轻的科研团队

 

“中山大学作为一所综合性大学,具有学科交叉的优势,通过医学、生物学与核物理学的多学科交叉与跨学科领域合作,未来会争取在不育蚊大规模生产技术和高效分离雄蚊的生产工艺等方面有重大突破,并建立成熟的绝育雄蚊标准化生产体系,为蚊媒病防控提供关键技术支撑。” 吴忠道认为,中心的建立和发展,对保障国家公共卫生安全,提升我国在蚊媒防控领域的软实力具有重要意义。

 



本文转载自深圳特区报

作者:深圳特区报记者 刘良龙 李竹 /文 李伟文 任宪平/图


返回首页