蚊子与下一次大流行病

盖茨基金会
2021-02-23 18:42 来自北京市

全球化正催生着下一场大流行病——关塔那摩湾发现的白点伊蚊就是例证之一。

2019年6月18日晚,坐落在古巴关塔那摩湾的美国海军基地“逮捕”了一名“入侵者”。在仔细观察后,第一目击者对“入侵者”进行了如下描述:

“黑色的鼻尖点缀着淡黄色斑纹。”

“黑色的翅膀,翅面上有着精致的翅脉。”

最令人震惊的是“腹部中间有一较大的白斑。”

■ 白点伊蚊腹部生有白斑且鼻长 / WIKIPEDIA

“入侵者”是一只白点伊蚊(Aedes vittatus)。它是全球3500种蚊子中的一种。在北美共有十几种伊蚊,像白纹伊蚊(Aedes albopictus)和埃及伊蚊(Aedes aegypti)这样的伊蚊品种会传播登革热、黄热病和基孔肯雅热等疾病,而新发现的白点伊蚊几乎能携带除疟疾以外所有最危险的蚊媒病毒。

沃尔特里德生物系统学研究室(the Walter Reed Biosystematics Unit)主任、史密森学会美国国家蚊子博物馆馆长伊冯·玛丽·林顿表示:“与这些蚊子亲密接触并不是件好事,它们会在你家中的水池或积水中繁衍,吸食你或其他亲人的血为生。”据悉,美国国家蚊子博物馆内收藏了近2百万个蚊子标本。

这种输入型伊蚊是印度次大陆特有的,之前从未在西半球出现过。据发现它的科学家小组表示,他们已经“确认”该蚊子“携带了基孔肯雅热、寨卡、登革热、黄热病和众多其他病毒”。

据科学家估计,白点伊蚊最初很可能是以虫卵状态抵达西半球的——附着在集装箱或飞机上,随着长途运输抵达了大洋的另一端。而之后的繁衍则很可能是因为气候变化导致北美的冬季逐渐变短,这让蚊子可以在一个季节内繁殖更多次,从而将病毒传播到更远的地方。

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除了蚊子,还有蜜蜂——2020年在北美还首次发现了“杀人蜂”。这些起源自日本的大黄蜂在抵达美国后,迅速“占领”了美国的西北太平洋地区,并不断破坏着本土蜜蜂的领地。

美国陆军公共卫生司令部的昆虫学家本·帕加克表示,“大黄蜂和伊蚊两者之间的共同点在于,它们原本都生活在千里之外的地区,现如今却突然入侵了美国。”本·帕加克监测着整个加勒比军事地区的生物,他补充道,人类旅行和全球贸易会使得人畜共患疾病得到更广泛的传播。

■ 杀人蜂正在吸食花蜜 / ThoughtCo.

蚊媒传染病每年感染近7亿人,导致超过100万人死亡。这意味着地球上每10个人中几乎就有1个人会感染蚊媒传染病。

数千年来,蚊虫对人类产生了极具破坏性的影响。2019年出版的《蚊子》(The Mosquito)一书的作者、历史学家蒂莫西·怀恩加德认为蚊子早期被人类用作生物战:在公元前415年至413年的伯罗奔尼撒战争中,斯巴达人就曾将雅典人引诱至蚊子寄生的沼泽中。怀恩加德写道:“疟疾杀死或摧毁了70%以上的雅典武装力量。”这些蚊虫甚至可能放倒了一些历史上威名赫赫的战士,例如,亚历山大大帝和成吉思汗可能就是被蚊子杀死的。

白点伊蚊不是第一种对北美造成严重破坏的蚊子。在一个世纪之前,携带疟原虫的按蚊(Anopheles)就曾使数以万计的人罹患疟疾。

■ 本次发现的白点伊蚊,此前这种伊蚊在西半球从未出现过 / 本·帕加克

已故新闻记者马修·鲍尔曾写道:“在疟疾从美国本土消失之前,美国南部的大部分地区都曾深陷这种可怕的疾病之中。”20世纪40年代至50年代的讽刺漫画显示,农药DDT不断地从男人、女人、孩子们头上喷洒下来——虽然现在人们已经知道农药DDT对人类是有毒的,但在当年人们不得不依赖这种杀虫剂远离蚊虫的侵扰。

现如今,人类找到了更环保也更有针对性的措施,使得蚊子得到了有效控制。“湿地被排干了,森林被砍伐了,农民移居到了城市,房屋有了窗户。”所有这些都可以保护我们免受蚊媒传染病的侵害。

但气候变化使北美的冬季更短更冷,林顿和她的同事在其研究中警告,这些蚊子可能很快会引起“对公共卫生构成严重威胁的暴发性疾病”。

智斗蚊子,不一样的战争

林顿表示,提及蚊子,美军早有心得。第二次世界大战期间,美军曾与太平洋的蚊子“交过手”,在那之后,也就是20世纪50到70年代,美国军方开始认真研究起了蚊子。

她补充道:“在越南战争中,死于蚊媒传染病的士兵甚至比死于子弹或战斗的士兵还要多。”即使在今天,“影响军方的前50种疾病中,有20种是蚊媒传播的”。目前美国有近20万兵力驻扎在国外,许多人被部署到了他们未曾到过的热带地区,这意味着他们对该地区的病原体没有任何免疫力。

■ 由黄热病蚊子(左)和亚洲虎蚊子(右)传播的病毒性疾的10个新风险地区 / CB

五百年前,哥伦布和他来自欧洲的追随者将蚊子引入了所谓的“新世界”,让该大陆的居民感染上了新的病原体。索尼娅·沙在她的《发烧》一书中写道:“科学家们认为,在欧洲人到达北美洲之前的数千年,美国是没有疟疾的。17世纪初期,当英国的殖民者抵达美洲时,他们的血液里就携带着寄生虫,随后他们遇到了大量的沼泽、蚊子,比现在要多得多。那时,美国的水洼、泥塘、沼泽和湿地超过2.2亿英亩。

不久,这些寄生虫从殖民者传播给蚊子,蚊子又将其传播给人类。从加勒比海出发的船只携带着当地的蚊子,这些蚊子在大西洋沿岸传播了黄热病和疟疾。这些疾病给美洲原住民社区带来了灾难,也影响了来自英国的殖民者。

怀恩加德写道:“在美国独立战争之前,英属北美殖民地至少发生了30次黄热病大流行,袭卷从新斯科舍省到佐治亚州约1000英里长沿海岸线的主要城市市中心和港口。”他认为,黄热病对英国武装力量可能也产生了“最终决定革命结局”这样的影响。

■ 历史图像显示,去海滩的人正被全身喷洒农药DDT,现在人们已经知道农药DDT对人类是有毒的 / 盖蒂图片社

多亏了喷洒农药DDT、排干沼泽等措施,20世纪蚊媒传染病大大减少。但是到了1999年,在北美不断爆发的输入性疾病再次让蚊子成为人们关注的焦点。

最先发现的是西尼罗河病毒,该病毒感染了鸟类,再从鸟类身上传染给蚊子,蚊子又将其传染给人类。1999年至2003年之间,西尼罗河病毒导致数百人死亡。如今北美每年仍然有数百起该病毒感染病例。随后暴发的是登革热和寨卡病毒,后者会引起婴儿头小畸形。2013年,基孔肯雅热暴发,该病毒会产生令人衰弱的发烧和关节痛的症状,拉丁美洲31个国家中,近80万人感染了该病毒,其中还包括至少1600名前往美国的旅行者。

据科学家预测,类似2013年至2014年加勒比海的基孔肯雅热暴发和2015年至2016年巴西的寨卡病毒暴发的事件在未来将越来越频繁。

林顿表示:“50年前,西半球没有这些大型疾病的病毒携带者。但现在,大量危险的蚊子种群侵入了加勒比海地区,这将使得这些致命病毒加速传播。”

当人畜共患疾病暴发升级为大流行病时,想要控制该疾病通常已经为时已晚。林顿表示:“就像新冠暴发一样,每个人都感到很惊讶并深受其害,但我们对此并没有做好准备。”她补充道,当政府尝试购买和分发必要的药品或医疗设备以应对大流行病时,“通常会出现争夺这些必要的药品或医疗设备的情况。”

这就是为什么我们需要进行所谓的生物监测来做好应对准备,林顿表示:“我们需要积极寻找可能的病毒携带者(蚊子们)。知己知彼,百战不殆。”

这就是林顿的工作。她的任务是识别、分类和评估蚊子所造成的风险。“这样的工作才让我们成功在关塔那摩发现了白点伊蚊。”

输入性伊蚊

自2016年以来,预防医学专家已在关塔那摩湾美军基地周围收集了很多蚊子样本。每周,一名技术人员会在靠近士兵和平民的睡眠区域布置好一个捕蚊器,这个捕蚊器会用光吸引蚊子,当蚊子在附近徘徊时,风扇会将它们吸进去。有时,捕蚊器能捕捉到多达3,000只昆虫。

经过粗略的分类,技术人员会将它们放入试管中送往位于马里兰州米德堡的美国陆军实验室,那里的研究人员将继续对样本进行手动分类。

林顿表示:“研究人员非常擅长识别每天看到的蚊子,例如典型的亚洲虎蚊(白纹伊蚊或埃及伊蚊),它们有着明显的黑白印记。”

■ 白纹伊蚊(Aedes albopictus)一直是亚洲登革热、黄热病和基孔肯雅热的传播媒介,现在这种蚊子几乎遍布地球上的每个国家 / 盖蒂图片社

对于研究人员无法通过目测识别的蚊子将被送去进行DNA检测。2019年6月发现的这只白点伊蚊就被送去进行了DNA检测。

昆虫学家帕加克表示:“通过显微镜,有一只看起来有些不同。因此,我放大了看,发现它胸腔的背部有一个图案,是我以前完全没有见过的,这个图案构成了我们肉眼能看到的那些醒目的白色斑点。”

当帕加克和一位同事仔细研究了该物种后,他们意识到这是只伊蚊。帕加克说:“这让我们大惊失色,这不仅仅是一个不寻常的发现,还很可能对人类健康产生重大影响。”帕加克立即致电林顿。

第二天,在华盛顿特区外林顿的实验室里,帕加克和林顿一起在显微镜下研究这种蚊子。

为了确定这些特殊标本的来源,他们将标本的DNA条形码与来自世界各地(肯尼亚、加纳、印度)的其他白点伊蚊(Aedes vittatus)进行了比较,他们认为这种蚊子最可能来自印度。

林顿表示:“我知道这是个坏消息,我知道这些蚊子是侵入性的,而且在这之前,美国并没有发现过有该物种,要知道,它可是登革热、基孔肯雅热、寨卡和黄热病的有效传播媒介。”

该蚊子的发现让人们开始思考——关塔那摩湾的白点伊蚊是否可能是近期加勒比海寨卡病毒、登革热或其他蚊媒传染病暴发的罪魁祸首?

世界在移动

为了找出以上问题的答案,林顿和她的团队首先需要弄清楚这种伊蚊起初是如何到达关塔那摩的。

众所周知,飓风等自然现象会将蚊子从一个加勒比岛转移到另一个加勒比岛。但是人类的卡车、轮船和飞机也可以不知不觉地将蚊子等传播疾病的小型媒介更快地带到更远的地方。

■ 人类在不知不觉中将携带疾病的蚊子运送到全球各地 / 盖蒂图片社

林顿和帕加克表示,昆虫学家一般称白点伊蚊为“超强繁殖者”。林顿表示:“它们的卵可以忍受干燥而四处移动,一旦它们落入水中,它们就能繁殖。温暖潮湿的气候更适宜它们的生存。”

这一特征使林顿想起另一种在过去40年以相同方式传播的蚊子:白纹伊蚊(Aedes albopictus),一种亚洲虎蚊。它曾是东南亚登革热、黄热病和基孔肯雅热的传播媒介。1979年,一些蚊卵不经意间夹杂在旧轮胎里被运送至阿尔巴尼亚,这些轮胎经常停靠在垃圾场或港口附近,而靠近水源是蚊卵孵化的理想场地。林顿表示:“从那时起,这种蚊子就开始在全球范围内活动,最后几乎遍布全世界上每个国家。”

一夕之间,现有人畜共患疾病携带者让各大洲不堪其扰。林顿表示,非洲原来就有埃及伊蚊(Aedes aegypti),它也可以传播登革热、黄热病、基孔肯雅热和寨卡病毒。“现在在同一位置有两种大量的病毒传播媒介,疾病暴发的几率越来越高。”

林顿和她的同事们相信,白点伊蚊也是这样。毕竟,关塔那摩是一个小岛,而集装箱不仅是运输货物的最佳方式,而且是无意间运输蚊卵的理想方式。

治理白点伊蚊

在发现白点伊蚊后,关塔那摩湾美国海军预防医学小组人员立即开始每周对发现第一个标本的地点附近的两个居民区进行喷洒治理。同时,他们开始在更多的地点收集更多的样本,并且他们采用了一种特殊的捕蚊器,这些捕蚊器利用干冰释放出二氧化碳(这也是人体吸引蚊子的原因),这样的装置能够一次性捕获更多的蚊子。

■ 监测小组成员在关塔那摩湾美国海军驻地处准备捕蚊器 / 亚历山德拉·斯普林

尽管如此,白点伊蚊仍在继续繁殖。2019年12月,工作人员在离原始标本发现地不到50米的鸟浴盆中发现了白点伊蚊的幼虫。它们在科学家的实验室中成熟长大,产生了10个雄性标本和7个雌性标本。2020年2月24日,工作人员又捕捉到一只雌性白点伊蚊,随后,3月2日,工作人员又在距离原始标本发现地1公里处发现了四只蚊子。

4月18日,科学家在古巴以东260公里的多米尼加共和国发现了两只蚊子标本,科学家担心输入型蚊子甚至可能扩散到了古巴以外地区。更令人震惊的是,科学家发现,这些蚊子似乎是从东南亚传入的,与关塔那摩发现的蚊子无关。

林顿说:“看似有一条全球贸易路线将这些蚊子带入了加勒比海地区。”林顿和她的同事们用白点伊蚊的图表创建了一个“备忘单”,并将其递交给了整个加勒比地区的昆虫学家,希望在他们的帮助下进一步确定该物种是否已经扩散。科学家在他们的研究中写道:“这些物种很可能会藏匿于其他岛屿中。”

林顿说:“如果在多米尼加共和国发现了这种蚊子,那在海地肯定也有了。我们假设牙买加、波多黎各也有了,那这种蚊子很可能就会在佛罗里达州出现。”慢慢的,这些蚊子会登陆德克萨斯州、阿拉巴马州、路易斯安那州和密西西比州。

■ 监测人员在关塔那摩湾放置的一个捕蚊器 / 本·帕加克

公共卫生官员和州自然资源部门必须迅速采取行动,否则这些蚊子扩散到北美可能只是时间问题。人们必须快速行动起来,例如破坏蚊虫理想的栖息地、向静水中喷洒化学药品或细菌、排空积水或布放杀死蚊子的诱捕装置。

林顿表示,蚊子难以控制的部分原因是“它们在不同的栖息地和人类物品中都能适而生存,例如花园里的鸟浴盆、小的儿童游泳池,这些都是蚊子喜欢的环境。”

更糟糕的是,即使在白天白点伊蚊都会咬人。这意味着大多数人会想到的一些个人保护方法,例如关门、睡觉使用蚊帐等都对它们毫无办法。

但帕加克表示,单单喷洒化学药品也不能解决潜在的问题。人们可能更需要在他们的日常生活中养成防护习惯,例如定期排干儿童泳池、花盆和塑料玩具等。

帕加克补充道:“这才是真正应对蚊子的方式。”

气候变化

可能是军事行动或工业运输将白点伊蚊(Aedes vittatus)带至西半球,而人类导致的气候加速变化正在帮助这个喜欢温暖潮湿天气的物种不断繁殖,这种温暖而潮湿气候在很多地区越来越多见。

蚊子叮咬宿主后约36小时会开始产卵,如果宿主感染了病毒,那么叮咬的蚊子就会传播该病毒。它产下的100至120个卵也会携带该病毒。

■ 昆虫学家亚历山德拉·斯普林正在测试收集了蚊卵的条带,这个工作是关塔那摩湾监测计划的一部分 /本·帕加克

通常,在既定年份中,蚊子可能会繁衍至第六代。但这正在发生改变。林顿解释:“温暖的冬季、夏季的延长让蚊子有机会繁衍10代而不是6代,这意味着在冬眠之前,它们有更长的时间传播病毒。”

但人类并非毫无办法。像关塔那摩这样的生物监测可以帮助我们预测疾病的传播、提前规划应对措施。但林顿表示,除非全世界都启动强有力的、合作性的生物监测计划,否则想要阻止疾病暴发是很困难的。

关注旅游枢纽是一种防止疾病传播事半功倍的途径。近年来,英格兰发现了所谓的“机场疟疾”病例——疟疾是由飞机带入的蚊子导致的。现在,世界各地的机场都配备了灯光捕蚊器。作家索尼娅写道:“如今,全欧洲就诊的疟疾患者数量是20世纪70年代的八倍。”

帕加克表示:“发现白点伊蚊可能是我们在疫情暴发前有所警惕的少数几个案例之一。”

新冠疫情的当下,关注未来的问题似乎是一个艰巨的挑战。但帕加克和林顿表示,我们一定不能失去“阻止下一场大流行病”的机会。

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