本文最初刊登于 Undark。
在新加坡国家环境局，数百万只蚊子在充满发酵糖的气味的塑料箱中嗡嗡作响。雄性蚊子不吸血，在野外以植物汁液为食，但在这里，它们以糖水为生。与此同时，它们的雌性同类则在浸入水盘中的纸状条带上产卵。每周，该设施内的昆虫会产下 2400 万枚微小的黑卵。
国家环境局的蚊子都是埃及伊蚊，这种蚊子可以传播包括登革热在内的病毒给人类——登革热是一种日益严重的全球性威胁，据估计，每年感染 1 亿至 4 亿人，并导致约 21,000 人死亡。然而，这些圈养的昆虫本身不携带病毒，它们被培育出来是为了阻止这种病毒性疾病的传播。具体来说，国家环境局实验室里的昆虫已被感染了一种名为沃尔巴基氏体的细菌，它们会将这种细菌传给下一代蚊子。
沃尔巴基氏体细菌在自然界中普遍存在：在多达 60% 的昆虫物种中都可以发现它，从蝴蝶、黄蜂到蜜蜂、蜻蜓，以及某些种类的蚊子。然而，这些细菌自然不存在于埃及伊蚊体内。当科学家用沃尔巴基氏体感染埃及伊蚊时，这些昆虫不再容易将登革热传播给人类。此外，在某些情况下，该细菌会干扰蚊子的繁殖能力。（这些变化的精确机制尚未完全理解。）
基于沃尔巴基氏体的昆虫控制方案已在全球范围内使用了十多年，在许多情况下，它们有效地降低了蚊子传播疾病的发生率。但科学家们仍在学习如何以规模化应用这些方法。沃尔巴基氏体感染的昆虫难以大规模生产，因此国家环境局的研究人员通过自动化一些以往手工完成的步骤来应对。尽管如此，要覆盖“全球面临登革热风险的 100 多个国家的数万个城镇和数亿人口”，仍然非常困难，非营利组织“世界蚊子项目”（World Mosquito Program）的生产开发与供应总监 Jérémie Gilles 在回复 Undark 的邮件中说道。
世界蚊子项目和其他研究组织使用一种替代的、基于沃尔巴基氏体的方法——这种方法不需要大量实验室培育的昆虫。到目前为止，该方法已被证明是有效且具有成本效益的，尽管还需要更多时间来监测长期结果，包括登革热病毒是否会进化出规避该细菌的可能性。
尽管面临挑战，新加坡官员仍乐于尝试使用沃尔巴基氏体来对抗登革热——登革热是这个人口稠密、为埃及伊蚊提供了绝佳繁殖地的城市国家的一种常见困扰，而埃及伊蚊则偏爱城市环境和温暖的气候。新加坡国家环境局已经与登革热病毒斗争了几十年：喷洒杀虫剂、建议人们避免被叮咬、提供详细的家庭防蚊繁殖指南，并处罚违规者。然而，专家们表示，所有这些努力都如同追逐失控的火车，这就是政府转向使用沃尔巴基氏体的原因。
自 2016 年以来，国家环境局的科学家一直在新加坡各地释放携带沃尔巴基氏体的雄蚊。虽然该项目开始时规模较小，但到 2019 年，国家环境局每周释放的昆虫数量已达 200 万只。得益于自动化，到 2022 年，这一数字已增加到每周高达 500 万只。到目前为止，在干预地区，这导致了野生埃及伊蚊数量的急剧减少——以及登革热病例的大幅下降。
蚊子在蚊子孵化室产卵后，国家环境局的研究人员会将数百万枚微小的黑点移到楼下的孵化器——一个散发着鱼腥味，明亮、炎热、潮湿的地方。卵被放置在小型盛水的托盘中，等待孵化成幼虫。
通过向社区释放携带沃尔巴基氏体的雄蚊，新加坡正在遵循一项旨在抑制本地蚊子种群的方案。当携带沃尔巴基氏体的雄蚊与本地不携带沃尔巴基氏体的雌蚊交配时，雌蚊产下的卵将无法孵化，随着时间的推移，蚊子的数量就会减少。这种抑制方法很棘手。因为——原因尚不清楚——当双方都携带沃尔巴基氏体时，蚊子仍然可以成功繁殖。为了防止这种情况发生，国家环境局的科学家在释放雄蚊之前会将雌蚊与雄蚊分开。
但首先，需要对幼虫进行计数并将其转移到架子上，上面有更大的托盘，每个托盘精确地容纳 26,000 只幼虫。精确的数量对于保持饲养条件的恒定很重要，国家环境局的高级研究官员 Deng Lu 说，最初，国家环境局的工作人员需要手工计数所有孵化的幼虫。一名视力敏锐的实验室助手需要两个小时才能计数 4,000 只幼虫。现在，计数是自动化的：将数百万只幼虫倒入机器中，几分钟内即可计数出装满一个托盘所需的 26,000 只。
进入新的、更大的托盘后，幼虫被保持在 80 华氏度（约 27 摄氏度）的水温下，并喂食定制的鱼粉、碳水化合物和脂肪混合物（这就是气味来源）。在自然界中，雄性蛹通常比雌性小，但差异并不大，很难区分雌雄。为了解决这个问题并使性别分离更容易，国家环境局的科学家们已经完善了幼虫饲养过程。Deng 说，饮食、温度和湿度必须保持完全恒定，以确保雌雄体型差异尽可能大。
过去，分离雄蛹和雌蛹也需要手工完成，这项工作既乏味又容易出错。然而，现在，国家环境局的科学家们得到了另一种新技术的帮助：蛹性别分选器。在这里，过程始于扫描一批蛹——基本上，对每个个体拍照并收集其测量数据。然后，一个基于人工智能的计算机系统会绘制一种称为分布曲线的图表。如果到目前为止一切都已正确完成，屏幕上的图表将显示两个明显分离的峰：左侧有一个指示雄性的向上小曲线，然后右侧有一个更大的指示雌性的隆起。
科学家可以通过测量两个峰之间的距离来计算特定蚊子批次的雄雌体型差异。Deng 说：“在这个批次中，雄雌之间的距离约为 200 微米。因此，我们实际上可以进行雌性分离。”根据这个 200 微米的距离，他拿起一个只会让较小蛹通过的筛网，将其插入一个形似小型冰箱的白色机器——分选器中。将蛹倒入后，雌性会留在筛网上，而雄性则会通过筛网落入下方的容器中。整个过程大约需要 10 到 12 分钟。
新加坡不是唯一一个通过释放携带沃尔巴基氏体的雄蚊来对抗登革热的国家。由 Verily Life Sciences（前身为 Google Life Sciences）运营的一个设施——该设施曾在加利福尼亚州弗雷斯诺进行过蚊子释放试验——也借助人工智能和自动化，每周能够生产近 300 万只雄蚊。中国广州的世界最大蚊子工厂的产量甚至可以达到这个数量的 10 倍。
虽然自动化和人工智能可能使一些实验室能够生产大量蚊子，但这些工具并不便宜。（国家环境局未透露其预算。）这也是许多项目采用另一种基于沃尔巴基氏体的方法——称为种群替代——的原因，该方法不需要性别分选，并且可以用较少的工厂培育蚊子来完成。这种方法旨在用无法传播登革热的种群来取代本地种群。
科学家首先用沃尔巴基氏体感染雄蚊和雌蚊。由于尚未明确的原因，该细菌会削弱雌蚊传播包括登革热在内的某些病毒的能力。一项在印度尼西亚日惹市进行的非随机研究表明，在开始种群替代方案两年后，与对照区域相比，干预区域的登革热发病率下降了 73%。在巴西进行的一项类似研究显示，登革热发病率下降了 69%，另一种名为屈公热的病毒病例下降了 56%。
尽管雄蚊不吸血——因此不会传播登革热——但感染它们并释放它们与感染的雌蚊一起仍然很重要。当携带沃尔巴基氏体的雄蚊与野生不携带沃尔巴基氏体的雌蚊交配时，产生的卵不会孵化，随着时间的推移，将没有不携带沃尔巴基氏体的雌蚊与实验室生产的同类竞争。与此同时，当携带沃尔巴基氏体的雌蚊与野生和实验室培育的雄蚊交配时，卵会孵化，后代将携带沃尔巴基氏体。希望最终本地埃及伊蚊种群将由携带该细菌的个体组成。
这使得该方法比新加坡的方法更简单，因为它不需要性别分选。
此外，种群替代所需的人工培养蚊子数量也少得多。“目标是让沃尔巴基氏体传播到该种群中，而不是抑制它，因此需要释放的蚊子数量比仅雄蚊的抑制计划要少一个数量级，”格拉斯哥大学微生物学和热带医学教授 Steven Sinkins 说。
在日惹市的研究中，7 个月内仅释放了 170 万只蚊子——而新加坡每周释放 500 万只。这使得该方法更经济实惠。Sinkins 说：“在预算受限、医疗预算紧张的情况下，我们肯定会推荐替代方法，因为所需的释放规模较小。”
另一种可能使替代方法更易于采用的原因是，它被设计成可持续的。“如果你做得正确，它将是一个有限的释放期，然后你可以停止。沃尔巴基氏体将处于高稳定频率，并保持在那里，长期阻断登革热传播，”Sinkins 说。在澳大利亚，2011 年进行了旨在对抗登革热的沃尔巴基氏体蚊子释放，这是世界上第一个替代项目，九年后该细菌在埃及伊蚊种群中仍然稳定。
替代方法的简单性和经济性是世界蚊子项目选择它的原因之一，该项目已在 12 个国家启动了沃尔巴基氏体项目，从巴西、墨西哥到越南和澳大利亚。“我们的目标是尽可能简化生产流程，”Gilles 在邮件中写道。“我们尽量在整个项目中减少自动化。”
那么，新加坡为什么会选择抑制方法呢？新加坡国家环境局环境卫生研究所所长 Ng Lee Ching 表示，原因之一是叮咬问题。为了替代蚊子种群，研究人员需要释放那些讨厌的雌蚊。“我们的人民不习惯——不习惯被蚊子叮咬，所以我认为公众对替代方法的接受度不会那么高，”她说。经过几十年的各种蚊子控制计划，新加坡岛上已经没有多少蚊子在飞了。而且，就像任何被蚊子叮咬过的人都会明白的原因一样，当地居民也不愿意让这些昆虫回来。
在一个 11 月的早晨，Matthew Verkaik 来到新加坡义顺镇，释放了约 4,400 只实验室培育的雄性埃及伊蚊。义顺曾是一个登革热热点，蚊子猖獗。现在，经过六年的释放，当地埃及伊蚊的数量已减少高达 98%，登革热病例减少了 88%。“前后对比非常惊人，”国家环境局高级研究官员 Verkaik 说。“你不会在意，直到你突然意识到：‘好吧，等等。没有蚊子了。这是怎么回事？’”
他拿起一个篮子，里面装着 22 个黑色罐子，每个罐子都装满了大约 200 只携带沃尔巴基氏体的雄蚊，然后走向第一个释放点，该地点位于一栋 12 层公寓楼的后面。这个地点并非随意选择——Verkaik 精心挑选了这些地点。通常，他每位居民释放约六只蚊子，并沿着建筑物以均匀的间隔释放，包括一楼和高楼层。
Verkaik 站在大楼的垃圾滑槽旁，拿起一个罐子，打开盖子，摇了摇。昆虫像一团微小的黑色形状飞了出来。又打开几个容器后，蚊子到处都是：嗡嗡作响，停在墙上。总的来说，当地居民似乎并不介意，因为该项目得到了强大的社区支持。在 2021 年的一项研究中，92% 的家庭对在其社区释放蚊子表示没有担忧。
Sinkins 表示，公众也倾向于欢迎替代项目，尽管有会叮人的雌蚊。“我认为主要是因为我们瞄准的是登革热传播率高的地区，”他说。“社区接受度一直很好，因为其他方法确实不起作用。”
然而，减少蚊子叮咬并不是新加坡选择抑制方法而非种群替代的唯一原因。Ng 说，另一个原因是病毒进化的潜在风险。就像 COVID-19 一样，登革热是由 RNA 病毒引起的，这种病毒可以相对快速地进化。替代区域仍然有大量蚊子，并且总有零星登革热感染发生在少数昆虫身上的风险。这种突破性感染可能为登革热病毒进化并适应该细菌提供机会。
病毒进化是让一些专家担忧的事情。“这是一种风险，”Monash 大学（拥有世界蚊子项目）的微生物学研究员 Kat Edenborough 说。“这是我们将积极监测的事情。”然而，她指出，与可以在人与人之间传播的 SARS-CoV-2 不同，登革热需要两种宿主：蚊子和人类。据 Edenborough 说，这应该会减缓病毒的进化。最近一项研究，研究人员让登革热病毒在携带沃尔巴基氏体的埃及伊蚊细胞中传播 10 次，并未显示病毒适应的迹象。
尽管沃尔巴基氏体项目在过去几年中得到了发展，但仍有许多工作要做。科学家们希望确切了解沃尔巴基氏体在蚊子体内如何运作，它是如何进化的，以及它是否会迫使病毒进行反击。研究人员还想知道沃尔巴基氏体是否能帮助对抗疟疾等其他疾病。（有一些迹象表明它可能可以。）世界卫生组织已设定目标，到 2030 年将登革热发病率比 2016 年的数据降低 60%。“要达到这一点，”Edenborough 说，“我们需要利用我们所能拥有的一切。”
更新：本文的先前版本错误地指出，新加坡国家环境局的雄蚊是在将其与雌蚊分离开后感染沃尔巴基氏体的。事实上，雄蚊是在性别分离之前就已感染了该细菌。文章已得到更正。
