问题

中山大学研究用核技术灭蚊子,获国际原子能机构高度认可,这是一种什么技术?有哪些价值?

回答
中山大学研究用核技术灭蚊子,获得国际原子能机构的高度认可,这是一种名为“诱捕释放绝育技术”(Sterile Insect Technique, SIT)的生物防治技术,并且是其中一个非常前沿和高效的核技术应用。

下面将详细介绍这项技术及其价值:

什么是诱捕释放绝育技术(SIT)?

诱捕释放绝育技术是一种利用致死性辐射(通常是伽马射线或X射线)对雄性昆虫进行绝育,然后将这些绝育的雄性释放到野外环境中,使其与野生雌性昆虫交配,从而导致下一代无法孵化,最终达到控制或根除目标害虫种群的技术。

具体到中山大学研究用核技术灭蚊子项目,其核心流程可以概括为:

1. 大规模繁育目标蚊种: 首先需要建立起大规模的蚊子养殖场,高效地繁育出大量的目标蚊种(例如,传播登革热的白纹伊蚊)。
2. 诱捕并分离雄蚊: 利用特定设计的诱捕器,吸引并捕获野外的雄蚊。雄蚊是SIT技术的目标,因为它们是进行交配的,而雌蚊主要负责叮咬吸血。在实验中,通常会从诱捕的野外蚊子中分离出雄蚊进行处理。
3. 利用核技术进行绝育: 将捕获到的雄蚊置于一个专门设计的照射装置中,利用电离辐射(如伽马射线)对其进行照射。这种照射的剂量经过精确控制,能够破坏雄蚊的生殖细胞(精子)的DNA,使其失去繁殖能力,但不会影响其正常的活动能力、交配能力以及对外激素的反应能力。这个过程是无毒无害的,不会使蚊子带有放射性。
4. 释放绝育雄蚊: 将数量庞大的绝育雄蚊释放到野外目标区域。释放的数量通常远远超过野外的野生雄蚊数量,以确保绝育雄蚊有更高的概率与野生雌蚊交配。
5. 交配与繁殖阻断: 当绝育雄蚊与野生的雌蚊交配后,雌蚊产下的卵将无法孵化,因此不会产生下一代蚊子。
6. 种群数量下降与控制: 通过持续不断地释放绝育雄蚊,其交配效应会逐渐累积,导致目标蚊种的种群数量显著下降,最终可能达到根除的程度。

关键点:

选择性灭蚊: SIT技术是高度特异性的,只会影响目标蚊种,对其他非目标昆虫和生物几乎没有影响。
无化学残留: 与传统的化学杀虫剂不同,SIT技术不会在环境中留下任何有害的化学物质,对人类健康和生态环境非常友好。
雄蚊绝育: 技术的关键在于绝育的是雄蚊,雌蚊不会被释放。

中山大学研究的亮点与国际原子能机构的高度认可

中山大学在蚊媒疾病防治领域,尤其是在利用SIT技术方面,取得了重要的进展,并因此获得了国际原子能机构(IAEA)的高度认可。这可能体现在以下几个方面:

技术创新与优化: 中山大学可能在蚊子繁育效率、雄蚊诱捕和分离技术、绝育辐射剂量的精确控制、绝育雄蚊的释放策略以及效果评估等方面进行了创新和优化,使得SIT技术在实际应用中更加高效和经济。
规模化应用与示范: 可能成功地在特定区域进行了大规模的SIT技术应用示范,并取得了显著的蚊种数量控制成效,证明了技术的可行性和有效性。
国际合作与交流: 中山大学积极参与国际合作项目,分享研究成果,与IAEA和其他国际组织保持紧密联系,推动了SIT技术在全球的应用。
人才培养与知识传播: 在培养相关领域的研究人才,以及传播SIT技术知识方面做出了贡献。

IAEA之所以高度认可,是因为SIT技术是解决蚊媒疾病传播问题的一个非常具有前景和可持续性的解决方案,而中山大学的研究成果在这一领域具有示范意义。

SIT技术(核技术灭蚊)的价值

诱捕释放绝育技术(SIT)具有多方面的巨大价值,尤其是在应对全球性的蚊媒疾病挑战方面:

1. 高效控制蚊媒疾病:
根本性解决: 相比于传统的化学杀虫剂只能杀死成蚊或幼蚊,SIT技术是从源头上阻止蚊子的繁殖,是一种更根本的控制方法。
打破传播链: 通过大幅降低蚊子种群数量,可以有效阻断登革热、寨卡病毒、基孔肯雅热、疟疾等蚊媒疾病的传播。这对于保护人类健康,减少疾病负担至关重要。
预防性措施: 是一种主动的、预防性的干预手段,能在疾病大规模爆发前就发挥作用。

2. 环境友好与可持续性:
无化学残留: 这是SIT技术最重要的价值之一。传统的化学杀虫剂可能导致环境污染、生态失衡,并对非目标生物和人类健康产生潜在的负面影响。SIT技术则完全避免了这些问题。
靶向性强: 只针对目标蚊种,对环境中的其他昆虫(如瓢虫、蜜蜂等益虫)和生物几乎没有影响,有利于保护生物多样性。
减少抗药性: 长期使用化学杀虫剂容易导致蚊子产生抗药性,使其效果越来越差。SIT技术不依赖化学药剂,因此不会产生抗药性问题,是一种长期可持续的防治手段。

3. 经济效益:
降低医疗成本: 疾病的传播会给医疗系统带来巨大的压力和经济负担。通过控制蚊子种群,可以大幅降低疾病的发生率,从而减少相关的医疗支出。
提高生产力: 疾病的流行会影响人们的健康和劳动能力,从而降低社会生产力。有效的蚊媒控制可以提高人群的健康水平,促进经济发展。
长期成本效益: 虽然SIT技术的初期投入可能较高(大规模繁育和设施建设),但从长远来看,其环境友好性和可持续性使其在综合成本效益上可能优于依赖化学杀虫剂的策略。

4. 国际公认与技术推广:
IAEA认可的意义: 获得IAEA的高度认可意味着该技术在科学性、安全性和有效性上得到了国际权威机构的肯定,这将极大地促进其在全球范围内的推广和应用。
技术转移与合作: 为各国提供了一种先进的蚊媒控制工具,可以促进国际间的技术转移和合作,共同应对全球性的健康挑战。

5. 科技进步的体现:
核技术的和平利用: 这是核技术在民用领域,特别是公共卫生领域的一个成功应用典范,展现了核科学技术为人类福祉服务的巨大潜力。
跨学科整合: SIT技术的成功应用需要整合昆虫学、遗传学、辐射生物学、工程学、生态学、流行病学等多个学科的知识和技术。

总结来说,中山大学研究的核技术灭蚊(SIT技术)是一种利用伽马射线等核技术对雄蚊进行绝育,再将其释放到野外与野生雌蚊交配,从而阻断蚊子繁殖、控制蚊媒疾病的先进生物防治技术。其核心价值在于能够高效、环保、可持续地解决蚊媒疾病传播问题,具有重要的公共卫生、生态和经济意义,并且获得了国际原子能机构的高度认可,为全球提供了重要的疾病防控新思路和新工具。

网友意见

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吓死我了,我以为辐射工兵的辐射炮可以投入应用了

那就可以将辐射炮装天启坦克上,给塔利班们来一锅热辣的绿汁天启

闹半天只是辐射绝育

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摘要:该工作实际上很牛逼,发表于Nature正刊上。但是该新闻报道却完全写错了方向,还误解了意思,让人以为这个工作一般般似的。实际工作是将两种灭蚊技术进行结合起来(重点在于这个结合),用辐射对雌蚊绝育;结果在新闻报道中只写了一种技术,还写成了用辐射对雄蚊绝育。


最近中山大学被传利用核技术灭蚊子。刚看到这条新闻时,我以为是核弹打蚊子呢。结果仔细看了看新闻,发现报道中的是利用辐射破坏雄蚊子的生育能力。报道中是这样说的:

“据介绍,中山大学在实验室使用射线辐照破坏雄蚊的生育能力,正是核技术的一种应用。这些不育雄蚊被释放到野外后,与野生雌蚊交配,使雌蚊没有子代,从而达到了降低蚊媒病发病率的目的。”

而实际上,这里的辐射就指的是X射线。假如这样就能号称是核技术的话,是不是也要称在医院做X光检查和核磁共振检查也应该叫做核技术呢?(话虽没错但没人会这样说的)再比如我制作视频的话需要用到电脑,电脑中有芯片,芯片要用到半导体,半导体包含了量子技术。所以我就可以说我利用量子技术制作视频咯?

此外,这样的技术似乎也并不超前,在高中时我们就学过了,凭啥还值得大肆宣传呢?

看到这里,我不禁想起了我上次评论的“西安交大破解储氢难题”,我以为这次又是一个过度宣传的例子。

结果,我又多查了一些资料。这时我意外地发现,中山大学的这个工作实际上很牛逼,还发表在了Nature正刊上![1]而这次的新闻报道,不仅完全报道错了方向,甚至还对于科学原理的解释完全错了方向!下面,我就来向你们详细介绍这项工作。

在除蚊的领域,有这么两种常见的方法。第一种叫做Sterile Insect Technique (SIT),就是利用辐射对雄性的蚊子进行绝育然后大量释放,去和野生雄蚊子抢老婆(这种方法也可以对雌性绝育,但是在单独使用SIT时只对雄性使用——因为雄蚊子不咬人),非常好理解。但是第一种方法会降低雄蚊子的求偶竞争力和生存力(毕竟人家都ED了),所以这种方法效果并不算太好。(在此感谢 @233 的补充,他阅读这篇文章很仔细。回答链接 中山大学研究用核技术灭蚊子,获国际原子能机构高度认可,这是一种什么技术?有哪些价值?

第二种方法叫做Incompatible Insect Technique (IIT),则不会影响雄蚊子的性能力,下面我来进行详细地阐述第二种方法。

这种IIT方法是利用一种叫做沃尔巴克氏体(Wolbachia)的微生物去感染雄性的蚊子。这种微生物对于人体无害,但是如果受感染的雄性蚊子和未受感染的雌性蚊子交配所产下的蛋,则是无法孵化的。这样就也能达到绝育的目的。但是!一旦雌蚊子也感染了该微生物,那么无论雄性是否感染了,则产下的蛋都依然可以孵化。也就是说,只有雄性感染,雌性未感染的情况才能满足我们的条件,而其他的三种情况都是不可以的。[2][3]

所以,当我们使用IIT方法进行灭蚊时,必须保证做到雄蚊子和雌蚊子完全分离。一旦分离不完全,在雄蚊子中混入了少量雌蚊子,则会导致该方法失效。而要做到雄蚊子和雌蚊子100%分离,难度可想而知。

之前的科研人员一直都在致力于提高分离率,而中山大学的研究人员却想,即使分离不完全,其中混入了少量的雌蚊子,但如果这些雌蚊子都失去了生育能力的话,不也可以达到目的吗?于是他们将IIT技术和SIT技术联合起来,这样先用沃尔巴克氏体去感染雄蚊子,然后再用X射线去处理这批雄蚊子。这时候不是为了让雄蚊子失去生育能力,而是为了让雌蚊子(假如有残余的)失去生育能力!由于让雌蚊子失去生育能力的辐射量低于让雄蚊子ED的量,此时雄蚊子并没有ED。[4]这项工作也是取得了很好的结果,发表在了Nature上。[1]

所以中山大学的这项工作实际上很漂亮很牛逼,但是这篇报道却完全写错了重点,反而让人以为这是个没啥用的工作。由此可见,这些媒体工作者,还是需要提高自己的知识水平。

建议这位记者同志至少应该学一下这本生物书,再来报道生物相关的话题。

参考

  1. ^ a b https://www.nature.com/articles/s41586-019-1407-9
  2. ^ https://www.thenewslens.com/article/101257
  3. ^ https://www.worldmosquitoprogram.org/en/learn/how-our-method-compares
  4. ^ https://www.zhihu.com/question/481606752/answer/2081692700
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前两个月学校开会时听这个团队的成员讲过报告,思路挺清晰的,让我这种从来没认真学过生物的人也大概听明白了。

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媒体完全曲解了中山大学的科研成果

——也不一定,媒体可能报道的不是下面这篇nature的应用,而是中山大学之前的工作。

此前抑制害虫种群数量有两类方法:

第一类是radiation-based sterile insect technique(SIT),通过辐射处理制造大量绝育的雄性昆虫,投放至野外与野生雄性竞争雌性,导致可育的野生雄性交配机会减少,种群后代数量减少。

这种方法的缺陷是,辐射处理过的雄性昆虫的求偶竞争力和生存力也会受到影响,即使数量更多也难以对野生雄性造成威胁。

However, despite various trials, SIT has not been widely used against mosquitoes because of the difficulty of irradiating males without reducing their mating competitiveness and survival.

第二类是incompatible insect technique(IIT),利用sterilization caused by the maternally inherited endosymbiotic bacteria Wolbachia(沃尔巴克氏体)机制,就是感染沃尔巴克氏体的雄性与未感染雌性交配所得合子(卵)无法发育。

这种方法的优点是几乎不会损害雄性的求偶竞争力和生存力。

这种方法的缺陷是,如果雌性也感染了同样的沃尔巴克氏体,则无论雄性是否感染,交配所得合子都可发育。

虽然沃尔巴克氏体只能亲子传播(只能通过细胞质遗传,从母亲传播给孩子),但实践中很难从得到的感染虫群中分离出纯粹的雄性进行投放。

如果漏了一些感染的雌性出去,不仅影响这一代的效果,而且野生种群中感染的雌性比例也会上升,直到把整个种群都“替换”了,以后同样的沃尔巴克氏体就无效了。

but the approach has not been deployed operationally, primarily because the accidental release of fertile females risks causing population replacement, whereby individuals infected with the same Wolbachia strain as released males replace the wild-type field population, preventing future population suppression (as matings between released males and field females are no longer incompatible).

注:多种沃尔巴克氏体可以组合使用,只要不匹配就有绝育效果。

中山大学首次实际部署(deploy)了IIT-SIT联合方法(不是首次提出),把上面两种方法联合起来用,用SIT保证IIT方法释放的感染虫群中混入的雌性是绝育的。

原理是使雌性绝育需要的辐射剂量比使雄性绝育需要的辐射剂量小得多,因而对雄性的求偶竞争力和生存力影响不大或者没有有效。

Consequently, previous studies have proposed combining IIT and SIT so that any residual females
that are not removed from the released males are sterilized using low dose irradiation without affecting the males’ mating competitiveness
or survival.

这样就兼具了SIT长期有效(不会替换种群导致后续投放无效)的优点和IIT单次效果好(不会严重损害投放雄性的求偶竞争力和生存力)的优点。

注意中山大学并不是联合方法的提出者,而是首个实际部署者:

Concurrently, the combined IIT–SIT approach has also been under renewed consideration and development, but has not yet been deployed.
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中山大学灭蚊八部曲----简单图文版


1。研究人员准备消灭一个地区的蚊子。

2。先从野外抓取一部分蚊子等待处理。(数量不够的话,应该可以先繁殖再处理)

3。让抓到的所有蚊子感染沃尔巴克氏体(Wolbachia)菌,让公蚊精子作废(对母蚊子。。。管它作甚!)。同时用辐射照射蚊子,让抓到的母蚊子绝育(对公蚊无影响)。

4。把处理过的蚊子放飞到野外,让绝育母蚊自生自灭,让带菌公蚊子与野外的正常母蚊子交配,让它们怀孕。

5。生下的带菌卵不能孵化。

(此菌可使蚊子卵不孵化,但对人体无害)


6。只要放出的带菌蚊子足够勤劳,就可成功让当地的所有蚊子绝育。


7。然后这些蚊子孤独地老死了。

8。灭蚊任务完成。

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乍一看我还以为核弹打蚊子……吓死我了

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我只听说过高射炮打蚊子,

得,今天整个核弹炸蚊子,

算是长见识了~

PS:我看不懂内容,

只是嘲讽一下那些文科生记者,

狗头保命

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