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科学好故事携带致命病毒的异乡客阻击蚊子防止下一场流行病

2021-05-08 13:49:35  阅读:84580 来源:新浪科技
科学好故事携带致命病毒的异乡客阻击蚊子防止下一场流行病

  来源:BBC Future

  作者:雅各布·库什纳(Jacob Kushner)

  翻译:任天

  一种奇特的蚊子在关塔那摩湾的首次现身,揭示了全球化引发下一场流行病的可能路径。

  2019年6月18日晚,在古巴关塔那摩湾美国海军基地,有人发现了一个不寻常的“入侵者”。在西半球,还没有人见过像这样的生物。第一个接近现场的目击者是这样描述的:“深色的口器,中间散布着淡黄色鳞片;翅脉上的鳞片多为黑色,形状狭长;最引人注目的是腹部……有很大的中央白点。”

  这是一只白点伊蚊(学名:Aedes vittatus)。它是全世界已发现的3500种蚊子之一,也是北美地区十多种携带对人类有害寄生虫或病原体的蚊子中的新晋成员。其他种类的蚊子,如白纹伊蚊(Aedes albopictus)和埃及伊蚊(Aedes aegypti)等,也会传播登革热、黄热病和基孔肯雅热等疾病。但与其他蚊子不同的是,白点伊蚊能携带几乎所有最危险的蚊媒疾病,除了疟疾。

  致命来客

  与这些蚊子密切接触可不是闹着玩的。它们会在你的花盆里繁殖,然后以你孩子的血液为食。

在古巴发现的白点伊蚊,此前还从未在西半球发现过

  白点伊蚊是印度次大陆特有的物种,此前还未在西半球出现过,这种蚊子是“经证实的基孔肯雅热、寨卡病毒、登革热、黄热病和许多其他疾病的传播媒介。

  最有可能的情况是,第一批白点伊蚊是以卵的形式,通过集装箱或飞机飞出印度次大陆。该物种在加勒比海和美国南部的繁殖可能同样是人为造成的:气候变化缩短了北美的冬天,使得蚊子在一个季节里繁殖次数更多,从而将病毒传播到更远的地方。

  蚊子得到的关注远远不及所谓的“杀人黄蜂”,即原产于亚洲地区的大虎头蜂。这是全世界最大的胡蜂,在北美洲的蜂群在去年被发现。科学家认为它们最初来自日本,后来遍布美国太平洋西北部,大肆捕食当地的蜜蜂种群。

  大虎头蜂和白点伊蚊类似的一点是,它们都来自于“别的地方”,也就是说,它们来到了一个之前没有分布的地方。白点伊蚊的出现给公众上了一课,让他们了解到人类旅行和全球贸易导致的人畜共患疾病传播风险。

  蚊类传播的疾病每年导致100多万人死亡,近7亿人感染,几乎占地球人口的十分之一。千百年来,蚊子也多次造成了毁灭性的影响。蚊子甚至在一场早期生物战中被用作致命的武器:在公元前415—413年的伯罗奔尼撒战争中,斯巴达人引诱雅典人进入了蚊子遍布的沼泽,“超过70%的(雅典)军队被疟疾杀死或丧失作战能力”。历史上一些最著名的人物也是被蚊子杀死的,比如成吉思汗。有观点认为,亚历山大大帝也遭遇了同样的命运。

  不过,白点伊蚊并不是第一种在北美肆虐的蚊子。就在一个世纪以前,由按蚊传播的疟疾还是这片大陆的地方病,每年有数千人染病。

  在这张具有历史意义的图片中,海滩上的游客正在接受DDT喷洒,现在我们知道这是一种对人类有毒的杀虫剂

  在20世纪40年代和50年代的一些标志性的图片中,我们可以看到男人、女人和儿童被喷洒杀虫剂DDT的情景。这种化学物质曾是最著名的合成农药和杀虫剂成分,后被证明不易降解,而且对人类有毒。今天,人们采用更加环保但同样严格的措施来控制蚊子。湿地被抽干,森林被砍伐,农民迁入城市,房屋都装上了窗户。这一切都是为了避免人类感染蚊子所传播的疾病。

  然而,由于气候变化使北美的冬天更短、更冷,蚊子可能在不久的将来就会导致“对公众健康构成严重威胁的疾病爆发”。

  不同的战争

  在蚊子问题上,美国军方很早以前就开始做着准备。在第二次世界大战期间,美国军方在太平洋战场就与蚊子展开了“战斗”,并在20世纪50年代至70年代开始认真研究蚊媒疾病。

  在越南战争中,死于蚊媒疾病的士兵要比死于子弹或战斗的士兵更多,即使在今天,影响军队的前50种疾病中有20种是(节肢动物)媒介传播的。许多人从未到过的热带地区,意味着他们对这些地区的病原体没有免疫力。

  500年前,情况正好相反。哥伦布和随后的欧洲人将蚊子引入了所谓的新大陆,使这块大陆原先的居民接触了新的病原体。科学家们一致认为,在欧洲人到来之前的数千年里,美洲并没有疟疾,当17世纪早期来自英国的殖民者来到这里时,他们的血管里携带着寄生虫,正好遇到了一片充满蚊子和沼泽——远多于今天——的土地。沼泽、泥塘和湿地覆盖了超过2.2亿英亩的地区,后来这里变成了美国。

  很快,这些寄生虫就从殖民者传染给蚊子,然后又传染给人类。在加勒比海航行的船只携带着蚊子,向大西洋海岸传播黄热病和疟疾。这些疾病摧毁了美洲原住民部落,也影响了英国殖民者。

  在美国独立战争之前,英属北美殖民地至少有30次严重的黄热病疫情,海岸线上,每一个主要城市中心和港口都受到影响,黄热病对英国军队的影响可能“最终决定了独立革命的结果”。

  到了20世纪,由于广泛喷洒DDT并采取其他措施,如排干沼泽等,北美的蚊媒疾病大幅减少。但自1999年以来,北美地区又爆发了前所未有的新疾病,蚊子再次成为人们关注的焦点。

在20世纪40年代和50年代,DDT的广泛使用减少了蚊媒疾病,但也带来了许多负面影响

  首先是西尼罗河病毒。这种病毒先从受感染的鸟类传播给蚊子,再传染给人类。1999年到2003年,这种病毒造成了数百人死亡。时至今日,每年仍有数百起病例发生。其次是登革热病毒和寨卡病毒,后者可导致婴儿小头症。2013年,基孔肯雅热疫情在拉丁美洲蔓延。该疾病会导致虚弱、发热和关节疼痛,在31个国家有近80万人患病。

  研究者预计,像2013—2014年加勒比地区的基孔肯雅热疫情和2015—2016年巴西的寨卡疫情等事件,未来可能会越来越频繁。50年前,西半球并没有这些重大疾病的传播媒介,加勒比地区之所以受到这些入侵病毒的袭击,是因为危险的入侵蚊类已经在那里建立了种群。

  当人畜共患传染病爆发升级为流行病时,通常已经来不及控制了。这是意想不到的情况,就像新冠疫情一样。每个人都会感到意外,因此没有任何缓解措施。当政府的反应是试图购买和分发必要的药品或医疗设备时,往往会发现其他人都在争抢同样的物品。

  这就是为什么需要做好准备并进行生物监测的原因。主动寻找可能导致问题的病原体传播者,如果不了解你的敌人,你就永远无法对付它。

杰奎琳抱着她4个月大的儿子,一个2016年寨卡病毒疫情期间在巴西出生的小头症患儿

  白点伊蚊

  自2016年以来,预防医学专家一直在关塔那摩湾海军基地周围收集蚊子样本。每个星期,一名技术人员都会在士兵和平民休憩的区域附近放置一个捕蚊器。这些诱捕装置用光线吸引蚊子,并在它们盘旋靠近时,用风扇把它们吸入。有时,一个捕蚊器能捕获多达3000只蚊子。

  粗略分类后,技术人员将这些文字放入试管,送到实验室,研究人员继续手工分类标本。

  人们非常善于识别他们每天见到的蚊子,比如典型的白纹伊蚊或埃及伊蚊,它们具有明显的黑白斑纹,在罐子里非常显眼。其他肉眼无法识别的蚊子会被送去进行DNA检测。

  2019年6月,研究人员在检查采集的蚊子标本时,透过显微镜,有一只蚊子看起来有点不大一样。它的胸部和背部有一种图案,和以前见过的完全不同。那些明显的图案,便是那些引人注目的白色斑点。

白纹伊蚊是传播登革热、黄热病和基孔肯雅热的媒介,现在几乎遍布地球上的每个国家

  经过仔细查阅,研究人员发现这个物种是白点伊蚊。第二天,研究人员实验室里,用显微镜对这种蚊子进行了检查。为了确定这些蚊子的源头,他们将标本的DNA条形码与世界各地其他白点伊蚊种群(肯尼亚、加纳、印度)进行了比较。结果显示,这些蚊子最可能来自印度。

  这不是什么好事,因为这是一个入侵物种,而且它是登革热、基孔肯雅热、寨卡病毒和黄热病的有效媒介。白点伊蚊在关塔那摩湾的发现也提出了一个重要的问题:它们会不会是最近在加勒比地区爆发的寨卡病毒、登革热或其他蚊媒疾病的罪魁祸首?

白点伊蚊也是登革热、黄热病和基孔肯雅热的传播媒介

  川流不息的世界

  为了寻找答案,研究团队首先需要确定白点伊蚊如何到达关塔那摩。以往研究表明,飓风等自然事件可以将蚊子从一个加勒比岛屿转移到另一个岛屿。但是,人类经常通过卡车、轮船和飞机等交通运输方式,在不知情的情况下将蚊子等疾病媒介带到各地,比任何风暴都更远、更快。

  另一方面,白点伊蚊是昆虫学家所谓的“容器繁殖者”。它们的卵可以忍受干燥。在转移到各个地方后,一旦碰到水,它们就会孵化出来,如果气候温暖潮湿,它们就能继续生存。

  这种特点让林顿想起了过去40年里以同样方式传播的另一种蚊子:白纹伊蚊,又称亚洲虎蚊。在东南亚,它曾是传播登革热、黄热病和基孔肯雅热的媒介。1979年,一些白纹伊蚊的卵被一船旧轮胎无意中运到了阿尔巴尼亚。这些旧轮胎通常堆放在垃圾场或取水的港口——堪称蚊子卵孵化的完美栖息地。从那以后,这种蚊子到处旅行,在世界上几乎每个国家都建立了自己的种群。

  突然间,各个大陆似乎都受到了新的人畜共患疾病媒介昆虫的威胁。非洲已经有了埃及伊蚊,它也可以传播登革热、黄热病、基孔肯雅热和寨卡病毒。因此,现在人们要在同一个地方面对两种可怕的媒介昆虫,疫情爆发的可能性越来越高。

人类往往在不知情的情况下将携带疾病的蚊子带到全球各地

  研究人员认为,同样的事情如今可能正发生在白点伊蚊身上。毕竟,古巴是一个岛屿,海运方便,运输货物的集装箱很可能在不经意间就将蚊子卵输送到其他地方。

  阻止白点伊蚊

  在发现白点伊蚊之后,美国海军在关塔那摩湾的预防医学小组就开始每周对样本发现地点附近的两个居民区进行消杀。他们还开始在其他地方采集更多的样本,这次使用的是特殊的诱捕器,使用干冰来排放二氧化碳气体——这也是人体吸引蚊子的原因——可以一次诱捕更多的蚊子。

  白点伊蚊开始不断出现。2019年12月,研究人员在距离原始采集地点不到50米的鸟盆中发现了白点伊蚊幼虫。科学家在实验室中对它们进行了培养,最后产生了10只雄蚊和7只雌蚊。2020年2月24日,在一个诱捕器中发现了又一只雌性白点伊蚊;3月2日又发现了4只,其中1只距离发现原始采集地约1公里。

生物监测小组的一名成员在关塔那摩湾的美国海军基地准备捕蚊器

  4月18日,科学家对白点伊蚊可能在古巴以外开始繁殖的担心成为了现实:在古巴以东260公里的多米尼加共和国,研究者发现了两只白点伊蚊。更令人担忧的是,这些标本的分子组成与关塔那摩的标本并不完全一致,它们似乎是从东南亚独立运来的。

  似乎有一条全球贸易路线将这些蚊子带到了加勒比海,研究人员制作了一份带有白点伊蚊图解的“备忘单”,并将其发送给整个加勒比地区的昆虫学家,以寻求他们的帮助,确定该物种是否已经传播开来。科学家们在论文中写道:“这个物种很可能就隐藏在其他岛屿上显而易见的地方。”

  如果它们在多米尼加共和国出现,那肯定也会在海地出现,预计牙买加、波多黎各,可能佛罗里达州都已经有了这种蚊子。

  除非公共卫生官员和各州自然资源部门迅速采取行动,否则这些蚊子在世界的蔓延将只是时间问题。需要采取的措施包括破坏蚊子繁殖的栖息地、向流速缓慢的水体中喷洒化学物质或细菌、清空积水等,并设置类似于诱蚊灯的装置,吸引白点伊蚊并杀死它们。

在野外放置捕蚊器是关塔那摩湾生物监测项目的一部分

  蚊子之所以难以控制,部分原因是它们能适应各种栖息地和人类的物品,花盆,游泳池,几乎所有地方都是白点伊蚊的安乐窝。

  更糟糕的是,白点伊蚊白天也会叮人。这意味着大多数人首先想到的个人防护方法,比如关门、晚上睡觉时使用蚊帐等,可能没有太大的效果。喷洒化学物质也不能解决根本问题。相反,可能需要将预防措施融入日常的生活习惯,才是真正解决蚊子问题的方法。

  气候变化

  军事行动或航运业可能是白点伊蚊来到西半球的主要原因。但另一方面,因人类活动而加速的气候变化正导致这个物种更加繁盛。近年来,许多地区逐渐变得更加温暖、潮湿,而这正是白点伊蚊最喜欢的气候。

  雌蚊在叮咬宿主后约36小时就会产下100至200个卵,如果宿主感染了病毒,那这些卵当中很可能就会携带病毒。正常情况下,蚊子可以在一年内繁殖6代,但这也会因环境因素而发生变化。如今冬季天气温和的时间更长,意味着蚊子有机会繁殖10代,而不是6代。在冬天把它们冻死之前,它们有更多的时间获得病毒。

昆虫学家亚历山德拉·斯普林检查了含有蚊子卵的胶带,这是关塔那摩湾生物监测计划的一部分

  当然,人类不会坐以待毙。生物监测手段可以帮助我们预测并阻止疾病的传播。但除非在全世界范围内能建立起一个强有力的、协调一致的生物监测网络,否则到发现一种新的病媒时,可能就为时已晚。

  对一些重要的旅游集散地重点防范应该会有所帮助。近年来,英国出现了所谓的“机场疟疾”病例——蚊子通过飞机传播的疟疾。目前,世界各地的机场都配备了灯光诱捕器。今天,在整个欧洲,到诊所和医院就诊的疟疾患者比上世纪70年代多了8倍。

  白点伊蚊可能是我们取得领先的少数例子之一。各国政府可以通过资助在加勒比海地区和北美的研究,让科学家监测白点伊蚊的传播,并预测这一物种的下一个目的地。只有到那时,各国地方政府才能通过喷洒、排空死水等已知方法消除风险,并鼓励高危地区的人们以穿长袖、长裤和喷洒杀虫剂等手段保护自己。

  在新冠肺炎疫情肆虐的今天,保持对白点伊蚊的关注面临着艰巨的挑战。但我们不能失去这个“阻止下一场流行病”的机会。

原标题:科学好故事携带致命病毒的异乡客阻击蚊子防止下一场流行病

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