本文最初发布在The Conversation。
昆虫造成的危害远不止毁掉野餐。一些昆虫传播毁灭性疾病，而另一些则导致农业遭受巨大的经济损失。为了控制其中一些害虫，科学家们正在开发能够让性行为变成致命事件的雄性昆虫。
事关重大。蚊子携带登革热、西尼罗河病毒和寨卡病毒等病毒，以及引起疟疾的寄生虫。研究人员估计，蚊子总共导致了520亿人死亡——几乎占人类有史以来总死亡人数的一半。
其他昆虫则对农作物造成严重损害，危及粮食供应并推高物价。据联合国粮食及农业组织称，每年全球20%到40%的农作物产量因害虫而损失，造成的损失达700亿美元。
杀虫剂一直是防治昆虫的第一道防线，但许多昆虫已经进化出对这些化学物质的抗性。一些杀虫剂会不加区分地杀死有益昆虫，危害环境，并威胁人类和动物的健康。一些研究人员担心某些杀虫剂会致癌或对人类神经系统和内分泌系统造成损害。
我是一名微生物学研究员，研究传染病。不损害人类和环境的新型解决方案，可用于控制传播疾病的昆虫和农业害虫，可能导致更少的人感染危险疾病。在过去几年里，各种基因工程方法已成为对抗有害昆虫的有前途的策略。
转基因昆虫
为了避免与杀虫剂相关的问题，科学家们设计了新的方法，这些方法基因改造昆虫本身，使其种群数量崩溃或使其无法传播疾病——这种策略被称为基因生物防治。
通过引入不育雄性来抑制昆虫种群的想法已经存在了几十年。自20世纪50年代以来，科学家们一直利用辐射来制造不育雄性蚊子。这些不育雄性与雌性交配但不会产生后代。由于雌性进行了大量无效的交配，总体种群数量往往会下降。
在过去二十年里，基因工程被用来将显性致死基因引入昆虫种群。在这种方法中，基因改造雄性的后代会继承一种在达到繁殖年龄之前就杀死它们的基因。巴西的一项现场试验发现，该策略将目标蚊子种群减少了高达95%。另一种正在出现的策略涉及释放经过基因改造的昆虫，使其成为病原体的糟糕携带者。
尽管取得了这些进展，目前基因生物防治方法的一个关键缺点是它们需要时间。在种群抑制开始之前，至少需要诞生一代。这意味着雌性昆虫在自然死亡之前，仍然是疾病传播媒介或农业害虫。理想的技术是立即消除雌性，尤其是在疫情爆发期间。
一种更快的方法
澳大利亚麦格理大学的生物学家Samuel Beach和Maciej Maselko试图通过基因改造雄性昆虫制造有毒精液来解决这一困境。有毒精液会迅速杀死雌性，比以前的生物防治方法更快地减少种群数量。
为了检验这个想法，该团队使用了果蝇Drosophila melanogaster，这种果蝇易于进行基因改造和实验室研究。
研究人员将来自巴西流浪蛛（Phoneutria nigriventer）和地中海海葵（Anemonia sulcata）的毒液基因转移到果蝇的基因组中。
基因改造的果蝇会在其雄性副腺（果蝇的“前列腺”）中，与其他精液蛋白一起产生和储存毒液蛋白。交配时，果蝇会将有毒精液 deposited 到雌性的生殖道中。研究人员将这种方法命名为有毒雄性技术。
交配后，精液毒素渗入雌性体内，攻击其神经系统。毒素会结合细胞膜上的离子通道蛋白，而神经细胞依靠这些离子通道相互交流。这会迅速导致瘫痪和呼吸停止。可以说，这些经过基因工程改造的罗密欧们确实让她“窒息”。
与有毒雄性交配过的雌性果蝇寿命缩短了64%。一项针对Aedes aegypti（一种传播多种病毒的蚊子）的有毒雄性技术计算机模拟预测，该方法可能比现有方法效果更好。
安全性和有效性
尽管这项技术很有前景且具有创新性，但开发有毒雄性技术的研发人员还需要克服一些重要的挑战。例如，该技术目前只在果蝇身上显示出效果。它是否对蚊子或其他害虫有效仍然是一个悬而未决的问题。
此外，该技术仅将雌性寿命缩短了37%至64%。为了提高杀灭率，研究人员建议可能需要使用其他毒液配方。研究人员可以尝试数千种来自蜘蛛、蛇、蝎子和蜈蚣的毒液基因。每尝试一种新毒液，都需要进行测试以确保经过改造的雄性能够耐受它们——如果它们变得虚弱，未改造的雄性可能会在交配机会上胜过它们。
与所有基因生物防治方法一样，这项技术对低收入国家来说可能过于昂贵。各国需要承担繁殖和安全部署蚊子的成本。
昆虫还会为植物授粉，并为蝙蝠等其他动物提供食物来源。如果这些昆虫消失，生态系统可能会面临无法预见的负面影响。监测这些对环境的潜在影响也将是昂贵的。
其他研究人员正在尝试使用毒液毒素来控制雌性昆虫通过叮咬传播的寄生虫。这项技术被称为寄生共生转化，它改造昆虫的肠道细菌以产生杀死寄生虫的毒素，而昆虫本身不受伤害。由于昆虫种群数量没有改变，寄生共生转化对生态系统的风险可能较小。
昆虫倾向于快速适应人类用来控制它们的方法，因此拥有多种策略可供选择是有利的。有毒雄性技术有一天可能会成为对抗昆虫害虫武器库中的一项有价值的新武器。
披露：Bill Sullivan 获得美国国立卫生研究院的资助。
