中国教授研究“断子绝孙黑科技”令雌蚊全变雄蚊

陈晓光至今记得1985年那个让他纠结万分的春天。第一军医大学（现南方医科大学）的保送研究生名单下来了，他名列其中。可一道规定让他傻了眼——应届生不准考临床，只能去基础专业。他被分配到寄生虫学研究室。

“当时真的很痛苦。”陈晓光回忆：“学医的谁不想当医生？悬壶济世，很体面。”

这个“被迫”走上公共卫生之路的年轻人，如今已是国务院政府特殊津贴专家、南方医科大学公共卫生学院教授。20多年来，他和蚊子较上了劲，不仅首先揭示了全球首个白纹伊蚊全基因组序列，还正在研究一项可能颠覆人蚊“战争”格局的“黑科技”——基因驱动技术，简单说就是：把雌蚊变成雄蚊，让蚊子“生不出女儿”，吸不了血，传不了代，最终让蚊群“断子绝孙”、自行崩溃。



国务院政府特殊津贴专家陈晓光。（公众号@江苏新闻）

这条路，他是怎么想到的？又是怎么一步步走过来的？

被“逼”出来的蚊虫专家

1985年，中国的大学生还是“天之骄子”，研究生更是凤毛麟角。保送读研的机会摆在面前，放弃？舍不得。读？又不是自己想要的专业。

“当时特别纠结，彷徨了很久”，陈晓光说，“最后还是说服自己读了”。硕士三年，他天天和蚊子、苍蝇、寄生虫打交道。“刚开始真的不喜欢，觉得枯燥。别人做临床的，病人治好了多有成就感。我呢？整天在实验室里看蚊子。”



广东常年被登革热困扰。政府年年投入巨资灭蚊，可蚊子似乎“越灭越多”。（示意图，Unsplash@National Institute of Allergy and Infectious Diseases）

转机出现在他发现一个“不解之谜”时。广东常年被登革热困扰。政府年年投入巨资灭蚊，可蚊子似乎“越灭越多”。2014年广东暴发大规模登革热疫情，仅广州就有近一半面积喷洒了杀虫剂，花费近2亿元（人民币，下同）。

“我就想：为什么？”陈晓光说：“我们对传染病太熟悉了——传染源、传播途径、易感人群，三个环节切断一个就行。可登革热呢？输入性病例防不住，疫苗还没有，特效药也没有。唯一能下手的就是蚊虫。可蚊虫的生命力太强了。”

蚊子在地球上已生存超过一亿年，而人类谱系的历史不过数百万年。让陈晓光警觉的是：2015年到2017年，他在广州不同区域采集白纹伊蚊标本测试，发现蚊子对常用的拟除虫菊酯类杀虫剂已经产生“高抗性”。实验室数据更惊人：只要六代，也就是六个月，蚊子就能进化出抗药性。



只要六个月，蚊子就能进化出抗药性。（示意图，Unsplash@Arjun Mj）

“你想想，一万只蚊子里可能有一只恰好基因突变，能抵抗杀虫剂。这一只活下来，它的后代全带着抗性基因，几个月就把『耐药基因』传遍了整个种群。我们不能一直依赖杀虫剂，我们更需要一种革命性的技术。”他说。

读懂蚊子的基因组“天书”

2010年，陈晓光有个想法，能不能把白纹伊蚊的基因组弄清楚。

你要打赢一场战争，总得把对手拆解清楚吧？

然而，他自己也没预料到这个工作的难度。“蚊子的基因组有多大？相当于人类的三分之二，有大量的基因储备——这就是蚊子能生存一亿多年的『秘密武器』。而且它的基因组里重复片段极多，几百个片段完全一样，像一本重复印刷了几百遍的厚书。我们测了625倍的覆盖度，还建了10kb的长片段库，才终于把它搞清楚。”前后花了五年，投入了约400万元，当时这笔巨款是很多人不敢想像的。



蚊子的基因组相当于人类的三分之二。（示意图，Unplash@Digitale.De）

功夫不负有心人，2015年，陈晓光团队完成全球首个白纹伊蚊全基因组序列测序，成果发表在国际著名学术期刊上。读懂基因组的“天书”后，陈晓光终于找到了三个关键突破口：

第一，搞清楚了蚊子的性别决定机制。蚊子有一个“雄性决定基因”，只要动一动这个基因，雌蚊也能变成雄蚊。第二，搞清楚了蚊子的嗅觉机制。蚊子长距离寻找“血源”，靠的是触角上的嗅觉受体。人呼出的二氧化碳、皮肤散发的气味分子，都是它的“导航信号”。第三，搞清楚了蚊子的“五星级产房”偏好。白纹伊蚊喜欢黑色、小积水、安静的环境。一个废弃的轮胎内侧，就能让它的卵安然度过几个月旱季，一场雨一下，五到七天就能羽化成蚊。



2015年，陈晓光团队完成全球首个白纹伊蚊全基因组序列测序。（示意图，Unsplash@Tonmoy Iftekhar）

“其实，只有基础研究做扎实了，才能给应用研究指明方向。”陈晓光说出了科研实践的真正意义。

把蚊子工厂变成“男人国”

有了基因组这把“钥匙”，陈晓光开始构思一个颠覆性方案。“其实原理并不复杂，因为吸血的只有雌蚊，而且雌蚊一生只交配一次，如果让雌蚊越来越少，蚊群不就越来越小？”陈晓光说，传统的做法是“绝育雄蚊”——放出去的不育雄蚊和雌蚊交配后，雌蚊产下的卵无法孵化。但这方法有个缺点：需要持续大量释放，成本高，而且不育雄蚊在野外通常竞争不过野生雄蚊。

陈晓光走了另一条路：基因驱动。研究团队借助基因编辑技术构建了一个“雄性决定基因元件”，在蚊卵早期胚胎阶段将其导入白纹伊蚊的基因组中，胚胎的性别发育通路随即被重新调控，最终大多发育为雄蚊。更重要的是，这一基因元件具备“超孟德尔遗传”特性——向后代遗传的概率不是常规的50%，而是高达75%甚至更高，能在野外蚊群中快速扩散，代代相传后，种群后代将以雄蚊为主。



技术人员通过高倍显微镜熟练地向虫卵内注射“疫苗”。（新华社）

到底何意？陈晓光说，这个技术就是让转基因雄蚊和野生型雌蚊交配后，第一代雄雌比例从1:1变成了3:1（三雄一雌）；第二代变成8:1；第三代变成15:1；这样逐代繁殖下去，雄蚊数目越来越多，雌蚊数目越来越少，最终蚊子的生殖繁衍会受到影响、种群可能消亡。他们实验室的小笼实验研究显示：到第六代，种群数量被压缩了60%；到第十代，压缩了90%。

而且这种转基因雄蚊的“竞争力”极强——长得快、个头大、“性欲强”，交配有优先权，能轻松竞争过野生雄蚊。其实验室小笼实验研究显示：到第二代，转基因雄蚊就可以100%取代野生型雄蚊。更重要的是，雄蚊只能与同种的雌蚊交配，而且雌蚊一生只交配一次，一旦和转基因雄蚊交配，它的“一生”就注定了：后代里几乎全是雄蚊，雌蚊越来越少，最终无法有效交配。

“我们在实验室已经实现了从源头破坏蚊子繁殖能力的目标。”陈晓光说：“这可能是控制媒介蚊虫、防治蚊媒传染病的革命性措施。”

“灭蚊会不会破坏生态？”

这是陈晓光被问得最多的问题。“我们在乎，而且这个问题非常重要。”陈晓光说：“任何一项新技术，不但要探索其有效性，更要论证其安全性。”

他给记者讲了DDT（有机氯类杀虫剂）的故事。20世纪，DDT曾被誉为“灭蚊曙光”，疟疾发病率一度降低了35%。可它难以降解，在土壤、水体、生物中广泛残留，鱼虾受影响，鸟受影响，整个食物链都受到冲击——这就是《寂静的春天》里描述的场景。

“但我们现在的技术和DDT完全不一样。”陈晓光说，现代杀虫剂大多容易降解；而基因驱动技术更是“精准打击”——只针对特定蚊种，而且一旦发现问题可随时终止。更重要的是，白纹伊蚊在整个生态链中并没有“不可替代”的位置。“全世界昆虫占所有物种的80%，蚊虫只是其中极小一类。全世界蚊子近4000种，能传播疾病的不到100种。白纹伊蚊又是这100种中的一种，而且它的分布有地域特征，生态位并不独特。”



20世纪，DDT曾被誉为“灭蚊曙光”，但它难以降解。（digital.sciencehistory.org）

“蚊子的确是一些鸟类、鱼类的食物，但都不是唯一食物。”陈晓光说，“我们的目标也不是彻底灭绝蚊子，而是把它的密度降低到不足以引发大规模传染病的程度，降低到不骚扰人的正常生活。”

“从目前的研究看，这个目标不会对生态造成任何灾难性后果。当然，一切认识都在深化，这也是我们反复论证、希望下一步能在封闭环境下做这项技术的有效性和安全性测试的原因。”

“没有不好的专业　只有走不通的路”

在陈晓光办公室，有一只被放大1万倍的蚊子模型，特别精致。而他社交媒体微信朋友圈的头像也是一只蚊子。显然，他很热爱他的灭蚊事业。

从“被迫”入行公共卫生，到很享受与蚊虫打交道，这中间到底发生了什么？他笑着对记者说：“一开始也很枯燥苦恼，但做着做着，沉下心来，就发现很有趣。所以，人生不在于选择了哪条路，而在于能不能把这条路走通。有些路看上去宽阔，像临床医学，可进去很多『坑』；有些路看上去窄，像公共卫生，可你坚持走通了，照样能到达顶峰，一览众山小。”



陈晓光办公室里，一只被放大了1万倍的蚊子模型。（羊城晚报）

他也用自己的经历证明了这一点。据了解，陈晓光教授主持了19项国家自然科学基金，其中6项是重点项目（单项资助约300万元）；他还拿过美国国立卫生研究院的基金、世界卫生组织的项目。“过去我国经济不发达，主要是『治已病』，临床医生因此有成就感。现在国家提出《『健康中国2030』规划纲要》，强调以『预防为主』，所以我们要从『治已病』转向『治未病』，从『亡羊补牢』转向『未雨绸缪』，公共卫生与预防医学大有可为。”

“七十二行，行行出状元。关键是沉下心来，脚踏实地，既要仰望星空，又要坚持不懈、砥砺前行。”陈晓光说，他现在最享受的时刻，就是带着学生在实验室里“和蚊子斗智斗勇”，并且把“科研成果写在祖国大地上”。

“你看，现在我头发全白了，但灭蚊我们还有很长的路要走。”从被动选择到主动深耕，从传统消杀到基因驱动，从实验室研究到现场应用——这条路，他走了20年，还将继续走下去。而这条路给我们的启示，远不止于防一只蚊子——它关乎一个人与命运的周旋，一门学科与时代的共振。