作者:段歆涔 来源:中国科学报 发布时间:2014-7-14 11:05:58
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疟疾防控:还须大炮打蚊子
非传统方法成寻找非洲疟疾病媒关键

 

当你从事类似疟疾的研究,你不可能是一个态度悲观的人。否则,你更适合呆在家里。

Dana 在马里搜寻蚊子。

图片来源:Sapir Weiss

马里巴马科国际机场的武装警卫从未见过德国牧羊犬。他们唯一熟悉的狗就是在西非很普遍的体型小且好斗的杂交狗。因此,2012年2月,当来自美国加州的长得像狼的纯种狗Dana跳下飞机进入机场时,8名警卫抬起枪,围住了Dana和它的训练员Sapir Weiss。Weiss曾为以色列军队训练反恐犬。

对于警卫和大多数马里人来说,他们不敢相信Dana此行的任务是:嗅出蚊子以帮助根除疟疾。 Dana是正在进行的一项旨在解决一个令人费解的谜题的努力的一部分。每年,非洲萨赫勒地区(从塞内加尔到苏丹)都会经历一段极度干燥的季节——持续时间长达8个月。随着地表水的消失,蚊子无法再繁殖,因为它们的卵和幼虫必须在湿润环境下才能存活。此时,这些地区的蚊子几乎消失殆尽。

但当雨季来临时,只需短短3天,成年蚊子的数量就会出现爆炸式增长。

该模式表明,成年蚊子躲藏在某处等待干旱季节的到来。每年,数百万人感染疟疾,致死人数超过50万,且大多数是非洲儿童。如果科学家能弄清蚊子在不适合生存的干旱季节的躲藏之处,他们或许能彻底消灭蚊子,而蚊子恰恰是疟疾的传播载体。

数十年来,找到蚊子的藏身之处这一难题一直困扰着科学家。马里兰州罗克维尔市美国国立卫生研究院(NIH)过敏与传染病研究所疟疾与媒介研究室昆虫学家Tovi Lehmann及其在美国和非洲的同事在过去6年中,花费70万美元尝试了他们能想到的每一种方法以找到这种难以捉摸的昆虫,包括狗,例如Dana。Lehmann说:“可能获得的潜在回报值得我们付出如此巨大的努力。”

艰难搜寻

从马里首都巴马科驱车4小时可抵达Thierola,这个没有电力的小村庄约有300名居民和120栋建筑——大多数由土坯和泥浆制成。

在雨季(从5月或6月至10月或11月),该地区降雨量可达0.5米。灌木丛变成了绿色,小米、玉米、花生等农作物茁壮生长,蚊子也随之出来活动。Lehmann的团队注意到,在雨季开始的最初5天,蚊子的数量就激增了10倍。

昆虫学家对这一现象作出了两种解释:一种可能性是向高海拔地区长距离迁徙;另一种可能是,蚊子可能在干旱季节夏眠——这是一种独特的休眠方式,广泛存在于一些难以度过漫长干旱季节的动物。

Lehmann团队发现的早期线索表明,夏眠可能是正确答案。2008年10月末,即雨季快要结束之时,该团队麻醉了近7000只蚊子,并用颜料标记它们,后将其放飞。在次年5月,研究人员进行收集工作时,他们惊讶地发现一只成年雌性蚊子带有颜料标记,而冈比亚按蚊(在萨赫勒,它是传播疟疾最“高效”的媒介)通常情况最多只能存活30天。

对于生物学家来说,夏眠似乎是一个难以解释的现象和过程。在温带地区,蚊子会进入休眠状态以度过寒冷的冬季——当气温下降时,昆虫的代谢率会自然降低。另一方面,撒哈拉以南非洲地区气温常年很高,因而科学家很难理解该地区的蚊子是如何降低代谢率的。昆虫一定是找到了某种抵御干燥的方式。

20世纪40年代,马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学彭博公共卫生学院医学昆虫学家Douglas Norris试图在实验室中模拟自然环境未果——无法使雌性蚊子进入休眠状态。1968年在《自然》杂志发表的一篇文章指出,研究人员曾使蚊子在炎热干燥的苏丹的一处养虫室内成功存活近7个月,但这些结果在之后却未能复制。

发现带有颜料标记的蚊子表明,野生蚊子可以在干旱季节存活。Lehmann表示,对这一发现的惊讶程度不亚于发现一个人活了700年。为了研究蚊子的生物性,Norris正在冈比亚南部建立野外围栏,试图在这一环境中解释夏眠现象。“这是我们认为一定会发生的事,但除了Lehmann发现的那只有颜料标记的蚊子,还没有人能够证实它。”

在接下来的几年里,每当雨季到来时,该团队便在有可能的“庇护所”附近设网,期待蚊子一出现就将其捕获。Lehmann说:“我们认为在一两年内,就能找到它们躲藏的地方。一切看起来都触手可及且非常简单。”

尽管有连续不断的监控——研究人员还试图利用一辆装满水的卡车人工制造出大暴雨引诱蚊子出来,但还是难以发现蚊子的踪迹。事实上,这场搜寻行动远非想象的那么简单。

类似尝试

Lehmann并不是第一个尝到失败滋味的研究者。约15年前,法国蒙彼利埃研究发展中心医学昆虫学家Frédéric Simard在塞内加尔的干旱季节进行了类似的尝试。他在能想到的可能藏身处(包括室内和室外的)设置了陷阱,例如谷仓、粮仓、储水器皿、水井、树桩、树干和干枯池塘的底部裂缝,但仍无济于事。Simard说:“这基本上就像大海捞针。”

佛罗里达州科勒尔盖布尔斯迈阿密大学的研究团队在肯尼亚的一个村子附近设置了帐篷一样的笼子。以色列耶路撒冷希伯来大学的研究团队在寻找蚊子的过程中,把目光投向马里村庄中的湿润地点。和其他方法不同,他们用水淹没了地洞,试图将蚊子驱赶出来。但这两个团队也均以失败告终。

鉴于如此多失败的尝试,Lehmann决定采用更有针对性的策略。当听说狗能嗅出臭虫,他便设想狗是否也能嗅出蚊子,尽管这一方法存在一些潜在挑战。例如,和臭虫不同,蚊子会飞而更难追踪。臭虫会释放独特的信息素,但蚊子不会发出气味。

找到线索

Lehmann决定首先要给蚊子赋予气味。经过数月的实验,他最终选择了香根草油。研究人员发现,给蚊子喷洒香根草油会导致其死亡,因而他们把细线浸透在香根草油中,再给已经被麻醉的蚊子的腹部系上细线。当蚊子醒来时,额外的重量也不会影响其飞行。

与此同时,Lehmann请来Weiss,要求他训练狗追踪有气味的蚊子。在一个月的时间里,Dana一次又一次地发现了藏在洞穴里的有气味的细线。Dana还发现了系有有气味细线的蚊子,尽管这些蚊子是数日前放飞的。搜寻队伍中的30多名马里人都目瞪口呆。Weiss说:“他们认为我是萨满教的道士,因为我可以和狗交谈并且狗会听我的话。”

2012年8月,两名马里训练员和他们的狗来到Santa Rosa学习嗅蚊技术以及如何建立亲密的人狗关系。其中一名训练员是医生,另一位拥有生物学学位。在两年的时间里,两人和巴马科大学疟疾研究和培训中心昆虫学家Adama Dao及Lehmann共同致力于研究其他搜寻策略,并且对Weiss和Dana所做的事非常感兴趣。

到目前为止,Lehmann和他的团队已经发表了9篇关于搜寻蚊子的文章。随着他们在该领域不断深入的研究,其他疟疾研究人员也为他们喝彩。加州大学戴维斯分校昆虫学家Gregory Lanzaro说:“Lehmann的方法确实产生了很大影响。希望总是存在的。当你从事类似疟疾的研究,你不可能是一个态度悲观的人。否则,你更适合呆在家里。”(段歆涔)

《中国科学报》 (2014-07-14 第3版 国际)
 
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