为什么疟疾和登革热一般多少天治愈可以通过蚊子进行传播,而艾滋病毒则不可以?

因为疟疾等病原体演化出了借助蚊子传播的生活史,而艾滋病没有。同理,疟疾也不能像艾滋病那样通过性行为传播。

以疟原虫为例,感染了疟原虫的血液被蚊子吸入后,配子在蚊子的肠道中结合产生能活动的动合子,然后进入肠道上皮细胞发育成卵囊。卵囊成熟后释放出孢子,孢子侵入唾液腺。在疟原虫完成了这一系列发育过程后,蚊子的唾液才会将疟原虫感染给下一个宿主。

以昆虫为媒介的病原体是很特化的,需要演化出特殊的生活史才能高效的传播给人。这些病原体不但是人的寄生虫,也是这些昆虫的寄生虫。比如疟原虫就会很坑爹地改变蚊子的行为:在疟原虫发育期间,它们会让蚊子食欲减退,呆在安全的地方;等发育成熟具备传染力了,再驱使蚊子变成“暴食者”,当然也增加蚊子被打死的风险。如果蚊子有思想,估计也恨死疟原虫了吧。。。

就算再强的病原体,如果没有发展出利用昆虫的传播途径,是很难借助昆虫传播给人的。比如说,同样是吸血昆虫,臭虫就没有任何传播疾病的记录;尽管它们可以携带乙肝之类的病毒,但没有传播给人的案例。再比如蟑螂,可以携带很多病原体,但是至今没有任何蟑螂直接传播人类疾病的案例。这是因为并没有什么疾病把它们当做传播媒介使用。

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【欧洲时报汤林石编译报道】人类历史上,没有哪个疾病造成的死亡人数比疟疾更多。如今,基因科学家说,他们已经接近于消灭疟疾的携带者——蚊子。这究竟是能挽救无数生命的突破性技术,还是对大自然的无礼挑衅?

帝国理工学院的“昆虫饲养所”

在位于南肯辛顿的帝国理工学院里,有一栋看上去平平无奇的大楼,大楼深处有一间潮湿、无窗的地下室,由两扇钢门和电子安保系统把守。这间地下室叫“昆虫饲养所”。

在这里,成千上万的蚊子被养在一个个白色网布做成的小方格里,这些小方格被放在8个不锈钢隔间中,温度、湿度和光照都被严格控制。科学家们通过显微镜观察蠕动着的蚊子幼虫。学生们全神贯注地看着托盘里的虫蛹。实验室助手们把喂食公蚊子的糖水装进小瓶中。母蚊子则吸食从附近医院获得的人类血液。

这不是普通的实验室。这是为了消灭疟疾而建立的目前为止最具革新性的研究中心。疟疾是一种瘟疫,直至今日仍然平均每90秒就会杀死一个儿童。在这里,科学家们正研发能够对付疟疾携带者——蚊子的终极武器。他们力图通过“基因驱动”的技术,让这些有着细长腿、透明翅膀的昆虫失去繁殖能力,从而数量骤减。

现在,这里充斥着一种克制的兴奋情绪。“我认为我们已经在成功的路上,但还不足以让我说出‘其他地方的研究可以停止了’这种话,”帝国理工学院进化遗传学教授奥斯丁·伯特(Austin Burt)是个低调的人。他是一个名为“目标疟疾”(Target Malaria)的项目的牵头人,整个项目在欧洲、非洲和北美的14个机构中聘用了130名科学家。

“我相信这种方式能成功……过去两年里,我们已经取得了惊人的进展,”帝国理工分子寄生虫学教授安德里亚·克里桑蒂(Andrea Crisanti)说。过去15年里,他一直在帮助伯特进行研究。

“基因驱动很可能是终结疟疾的革命性方法,” 倡议团体“消灭疟疾”(Malaria No More)的负责人马丁·艾德伦(Martin Edlund)说,“通过终结世界上最致命的疾病之一,它可能拯救数百万生命,阻止数十亿个感染病例,激发数万亿美元的经济生产力。”比尔·盖茨夫妇名下的盖茨基金会经常向政府不敢资助的风险项目出资,从2005年起,该基金会已向这个项目投资了7000万美元,显示出对这项研究的信任。但要完善科研成果,过程还会很艰难,一切只不过才开了个头。这项方法的大范围应用离不开政府和民众的支持。消灭蚊子不仅可以消除疟疾(这种病每年造成近50万人死亡),还能消灭黄热病、登革热、寨卡病毒等其它通过蚊子传播的致命疾病。然而,这项方法已经引起了部分人的强烈反对,就如同人们对转基因食品的两极态度。

超过170个环保类和其他民间组织要求中止这种“遗传灭绝技术”。他们认为,这种技术可能引发极其可怕的未知后果,或者被怀有不良居心的人利用——包括用来研发生物武器。

“我们不应该用科学家们自己都承认并不完全了解的技术来扮演上帝,” 环保组织“地球之友”的资深食品和技术专员达娜·波尔斯(Dana Perls)说。

蚊子,人类最致命的动物敌人

在人类历史上,没有任何事物造成的死亡人数能超过疟疾——包括战争、饥荒、鼠疫、自然灾害,甚至这几样合起来。

古希腊医药之父希波克拉提斯(Hippocrates)在2400年前就描述过这种疾病的症状。它席卷了古罗马。它阻止了白人殖民者进入撒哈拉以南的非洲。它帮助海地的奴隶们战胜了拿破仑军队的铁蹄,在1803年获得独立。它抑制了美国南方腹地的开发。它打碎了法国人开凿巴拿马运河的第一次尝试。1906年,美国人接手这个运河工程2年后,派出的2.6万名工人中有2.1万人感染了疟疾。

直到19世纪末,医生们才发现疟疾是通过蚊子叮咬传播的。具体来讲,母蚊子落在人类皮肤上,用它的尖喙寻找血液。当它刺入血管后,会向人体注入一种防止血液凝固的物质,然后尽情吸血,繁衍生息。

如果它向人体注入的涎液中含有疟原虫,这种寄生虫就会顺着血液流向肝脏,在那里成长并繁殖。大约一周后,成千上万的寄生虫由肝脏进入人体血液循环系统,附着在红细胞上。红细胞最终破裂,病人则爆发疟疾症状——头疼、呕吐、剧烈颤抖、极度高烧和出汗。更严重的症状多在婴儿和儿童身上发生,会出现精神错乱、昏迷,最终死亡。

一只蚊子可能只有几毫米长,却能成为人类最致命的敌人。根据盖茨基金会的统计,每年全球有大约10人被鲨鱼杀死,100人被狮子杀死,1000人被鳄鱼杀死,1万人被舌蝇杀死,5万人被蛇杀死,47.5万人被其他人类杀死。而蚊子一年杀死的人类高达72.5万——其中大部分人死于疟疾,也有一部分人死于登革热和黄热病。“在对人类的杀伤力上,没有任何动物能跟蚊子匹敌,”比尔·盖茨曾这样说。

在确定了蚊子为传染媒介后,发达国家到20世纪中期已经大量消灭了疟疾病例,主要方式有改善排水系统和环境卫生,隔离疟疾病人(防止蚊子叮咬他们后再去叮咬他人),喷洒杀虫剂,使用纱窗,发明抗疟疾药氯喹等。

到了20世纪50年代,世界卫生组织发起一场在全球根除疟疾的项目,在发展中国家使用DDT杀虫剂。一开始效果是显著的,有20多个国家消除了疟疾,代价是极其严重的环境污染。但蚊子是一种强大的对手,它们开始发展出对杀虫剂的抵抗力,而疟原虫也对氯喹产生了抵抗力。最终,这个项目在1969年被中止,疟疾卷土重来。

改造遗传基因,让蚊子“团灭”

人类第二次向疟疾大规模宣战是在21世纪初,运用了新式“武器”——16.5亿个经现代杀虫剂处理过的蚊帐,全新的一系列基于青蒿素的药物,以及能够在野外进行的快速诊断方式。

同样,新方法奏效了一段时间。疟疾的全球感染病例从2000年的2.62亿例下降到2015年的2.14亿例,死亡人数从83.9万人下降到43.8万人。但进程很快又停滞了。2016年,疟疾病例上升到2.16亿例,死亡人数升至44.5万人。蚊子又一次对蚊账上的杀虫剂产生了抵抗力。还有迹象显示,疟原虫也开始对青蒿素药物产生抗药性。

欧洲已经消除了疟疾,但少数科学家警告称,如果全球继续变暖,携带疟疾和登革热病原体的蚊子可能会进入南欧。疟疾已大举撤退到撒哈拉以南的非洲,但在那些地区,它疯狂发展,通常是在贫困、政治动荡、冲突不断,卫生条件和健康服务不佳的国家。用于对抗疟疾的国际基金也止步不前,尽管世界卫生组织在2015年设定了到2030年减少90%疟疾死亡人数的目标。

盖茨基金会资深项目专员杰夫·彻塔克(Jeff Chertack)说,简而言之,“我们不能再依靠现有的手段去终结疟疾。我们需要新的手段,维持更长的效力、在条件艰苦的地方能发挥更好的效果。”

“现有手段”指的是历经数十年研究取得的抗疟疾疫苗“RTS,S”,但它需要在好几个月的时间里一共注射4剂,而且成功率很低。“新的手段”就是伯特教授和克里桑蒂教授在帝国理工学院进行的项目:基因驱动技术。

2000年,60岁出头的意大利人——克里桑蒂教授成为第一个将经过设计的基因植入疟蚊的科学家,不过在那个阶段,他们仅仅是将蚊子眼睛的颜色变成荧光绿,以证明这种技术大体上可行。3年后,1995年从美国加州移居英国、50多岁的加拿大人——伯特教授发表了一篇论文,指出DNA內切酶可以被用于发展一种基因驱动技术,能够用在大部分蚊子身上。

这个想法是,用一个合成基因从一个精确的点去切断一只蚊子的DNA序列,然后把这个合成基因贴在断点上,不断在蚊子的染色体里自我复制,从而确保这个合成基因会被遗传给这只蚊子的后代。通常,基因被遗传给后代的概率是50:50。

之后,两人开始合作,并且极大地受助于基因编辑技术(CRISPR)近年来的飞速发展。这种革命性的基因编辑手段,让科学家们能够更容易地制造出所需的酶。

帝国理工学院的团队在3500个品种的蚊子中只选择了3种——冈比亚疟蚊(anopheles gambiae)、克鲁兹疟蚊(coluzzii)和阿拉伯疟蚊(arabiensis),它们都在撒哈拉以南的非洲传播疟疾。

研究目标是通过基因来降低母蚊子的生育能力,或者让蚊子的后代以公蚊子为主(只有母蚊子才叮咬人类)。蚊子繁衍速度很快,所以这些基因可以在两年里通过几十代遗传进入遍布整个种群。

这种“种群抑制”的效果反转了进化过程:通常,生物会留下有利于种群生存的基因。而研究人员所作的却是将经过设计的基因植入种群,以达到相反的效果。“这就像是一种蚊子的遗传病。尽管它会对蚊子的种群造成伤害,它仍会被遗传下去,”伯特教授在他位于帝国理工希尔伍德公园(Silwood Park)校区的办公室里说。

担忧:破坏生态?被改造成生物武器?

与其他对抗疟疾的常规措施不同,这种技术简单、能够自行持续,而且成本相对低。它的运行既不需要全面的医疗系统,不要求政治的稳定性或政府的资助。“在与疟疾对抗的过程中,人类自身是薄弱环节。而这种方式把人类从对峙中摘了出来。”克里桑蒂教授在他位于南肯辛顿的办公室说。伯特教授的团队已经在“昆虫饲养所”培育出了不能生殖的蚊子,以及只能生下雄性的蚊子。现在,团队需要解决的问题,是种群的进化本能对这种遗传变异的抵抗。他们还需要做的,是让实验室培养出的蚊子与野外的蚊子接触。为了实现这一点,他们在意大利特尔尼建立了一个大型实验室,模仿撒哈拉以南非洲的气候条件。

在这里,他们使用安全的蚊子进行模拟测试,以了解合成基因在自然环境中遗传的速度和范围,是否能不受干扰地遗传下去。他们与三个非洲国家——布基纳法索(Burkina Faso)、马里(Mali)和乌干达(Uganda)的政府和民间紧密合作,希望最终能把几桶经过基因改造的蚊子放到相隔10或15英里的村庄中。

但上述进程不会很快发生,用伯特教授的话说是“道阻且长”。他估计,大概要到2023年,“目标疟疾”才会为基因改造蚊子的实际应用寻求官方批准。从那时起,战争才真正打响。“如果10年前你问我,我会说技术是更难的部分。但现在,我认为最大的障碍是如何让技术能真正被应用。”克里桑蒂教授说。

第一个问题是缺少一个超越国家的管理机构,来监管这种产生的影响会跨越国界的技术:如果基因驱动技术真的奏效,那么这种能灭绝种群的蚊子会很快遍布非洲。伯特说,“目标疟疾”正游说非盟与其成员国探讨相关议题。联合国生物多样性公约也正寻求制定相关规则。

第二个问题是环保人士对基因驱动技术越来越高的反对声浪。他们担忧对整个种群的消除可能破坏生态系统,也担心其他有害物种会填补这些蚊子灭绝后的空缺。他们还担心,这种基因传播会跨越物种,或者导致危险的基因突变和其他未知的后果。

环保人士的担忧还在于,这种基因驱动技术可能不仅被用于疟蚊,还会被用在其他两性繁殖速度快的生物身上:蠕虫、害虫、虱子、老鼠、入侵鱼种等。他们担心,这项技术会被产业化农业巨头利用,来提高农业生产效益;或者被“流氓国家”利用来制造能产生毒素或传播特定瘟疫的蚊子。这种想法并非杞人忧天。2016年,时任美国国家情报总监的詹姆斯·克莱佩(James Clapper)将基因驱动技术添加到“大规模杀伤性和扩散性武器”的列表中。美国国防部高级研究计划局(DARPA)据传已投入1亿美元进行基因驱动研究。“这种不可逆的、有风险的技术的应用,应该受到全球性的监管,并且需要极高的透明度,而现在尚不存在这样的透明度。” “地球之友”组织的波尔斯说。

“‘目标疟疾’应该做好准备,接受大量的强烈质疑和反对。”非洲生物多样性中心的执行理事玛丽亚姆·梅耶特(Mariam Mayet)说。她把这项技术称为“由西方设计构想、号称为了我们好的新殖民主义项目”。布基纳法索一个名为“生命之地”的组织的负责人阿里·塔普索巴(Ali Tapsoba)说,“在我们面前有太多悬而未解的问题,让我们无法接受基因驱动。我们对自己的健康问题有自己的解决方式。我们的森林里有很多有药物作用的植物,我们更希望通过好的医疗卫生政策来改善环境,而不是向未知领域大步跃进。”

伯特教授的基因驱动项目是世界上最大的一个。他当然不会忽视这些忧虑,尽管他认为其中一些是没有依据的。他表示,疟蚊在任何生态系统中都没有扮演关键性角色,而恐怖组织想要利用基因驱动技术也会极端困难。

伯特坚称,作为非盈利组织的“目标疟疾”正在谨慎地推进项目,广泛征询意见,尽可能保持透明。他们的工作仅仅是发明出手段,让其他人决定如果使用。“我和帝国理工学院都无法决定是否把这些蚊子放到野外去。这是由非洲来决定的。”

克里桑蒂教授表示自己“坚定地相信这项技术会帮助人类消灭疟疾”,而且他也认为,要达成这一目标,人为将蚊子“团灭”没有任何问题。“我们也是地球上复杂生态系统的一环。我们和蚊子是竞争关系。如果我们用自己的大脑取胜,这正是进化博弈的一部分。为什么要上升到道德的层面?”

至于那些对基因驱动的批评,克里桑蒂则说:“他们(批评者)大部分人都舒服地坐在圣地亚哥或者旧金山的办公室里。我希望他们去非洲丛林住一住,那里的人每天都面临疟疾的威胁。我认为,要不要使用这种技术,应该由真正受疟疾困扰的人来决定。”

克里桑蒂认为,批评者们还应该换一个角度思考:“假如什么都不做、让这些人死于疟疾,这样就不存在道德问题了吗?”

比尔·盖茨在最近接受路透社采访时,也表达了类似观点。“疟疾本身就是相当有争议的问题。它每年杀死大约40万儿童。”他说。在今年早些时候的一个相关论坛上,盖茨描述了自己在坦桑尼亚医院亲眼见到一个孩子因发病而剧烈抽搐的景象,“以如今的科技水平和全球的财富水平,仍有这样的场景出现,简直是对人类的羞辱。我们真的不应该放任这种疾病继续传播。”

(《欧洲时报》英国版与《英国电讯报》联合专版,本文原作者:Martin Fletcher,汤林石编译)

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