在有記錄的歷史的大部分時間裡，人類一直與攜帶疾病的蚊子進行著鬥爭。僅需兩次叮咬——一次獲取病原體，另一次傳播病原體——這些蟲子就引發了無數次疫情。隨著人類首次聚集進行農業開發，瘧疾在非洲爆發。19世紀70年代，當城市化和河流運輸將受感染者和蚊子聚集在一起時，黃熱病幾乎摧毀了田納西州的孟菲斯。一些考古學家甚至懷疑，蚊媒疾病加速了羅馬帝國的衰落。
我負責病媒控制的比爾及梅琳達·蓋茨基金會現在估計，蚊子造成的死亡人數約為每年725,000人。相比之下，每年有475,000人死於其他人之手。在世界上的許多地區，包括撒哈拉以南非洲地區以及南美洲和亞洲的大片地區，人們在一年中的大部分時間裡都暴露在蚊子之下，蚊子嚴重阻礙了經濟增長。總而言之，這些蟲子造成的死亡人數超過了歷史上所有戰爭的總和。
曾經看起來我們將會戰勝蚊子。1939年，保羅·赫爾曼·繆勒發現一種無色無味的合成物質，稱為滴滴涕（dichlorodiphenyltrichloroethane），俗稱DDT，是一種極好的殺蟲劑。這種強效化學物質被應用於許多家庭、農場和軍事基地，創造了在一些受瘧疾打擊最嚴重的地區消除瘧疾的奇蹟。繆勒因其拯救生命的工作而被授予1948年諾貝爾獎。但是，這種殺蟲劑也帶來了對人類健康的未知後果和對環境的巨大代價。這種化學物質在魚類、植物和哺乳動物的脂肪組織中積累，對整個食物鏈造成了破壞。當某些鳥類，包括禿鷹、魚鷹和獵鷹，吃了受DDT汙染的魚時，這種暴露削弱了它們的蛋殼，結果它們的數量下降到了驚人的水平。到1970年代初期，DDT的使用受到了嚴格限制，蚊子和瘧疾很快又重新繁盛起來。
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近幾十年來，氣候變化和全球化相結合，加劇了蚊子的威脅，使蚊媒疾病成為日益普遍的問題，包括在美國。去年，大約有2,000人在美國感染了西尼羅病毒。在過去的五年中，基孔肯雅病毒——會導致嚴重的關節疼痛——蔓延到45個國家，造成超過200萬例報告病例，包括美國領土上的多次大規模爆發。儘管在本文付印時，2018年美國僅發生了21例寨卡病毒病例——全部發生在從受寨卡病毒影響地區返回的旅行者中——但該病毒在世界許多地方仍然是一個問題。總而言之，2016年，美國及其領土報告了超過47,000例由蚊蟲叮咬引起的人類疾病病例；十年前，這一數字還不到7,000例。
插圖作者：Immy Smith；研究作者：Amanda Hobbs
最佳的蚊子控制策略是針對攜帶疾病的特定蚊子種類，並殺死足夠多的蚊子以中斷傳播。然而，越來越明顯的是，我們現有的武器正在失效：蚊子已經對我們放置在蚊帳上以抵禦瘧疾的許多殺蟲劑產生了抗藥性，而且正如近年來寨卡病毒的傳播所表明的那樣，有效地殺死某些種類的蚊子（例如埃及伊蚊）極其困難，這些蚊子生活在我們的家中，可以在微小的死水中繁殖。
為了應對這一趨勢，數十個國家的科學家一直在努力開發新的蚊子控制工具：改進的殺蟲劑、更好的陷阱，甚至包括使用輻射或基因操作使蚊子不育的方案。其中一些工具背後的想法有時已經有幾十年歷史了。然而，技術進步、包括我們基金會在內的許多團體的投資，以及蚊子控制是疾病控制固有組成部分的廣泛接受，最終使這種方法重新受到重視。
更好的陷阱
在蚊子傳播的疾病中，瘧疾已被證明特別頑固和致命。2016年，全球有2.16億人感染瘧疾，其中445,000人死亡。某些種類的按蚊是引起瘧疾的瘧原蟲寄生蟲的攜帶者。當雌性蚊子叮咬人類——尋找它們產卵所需的營養物質時——這些蟲子可能會不知不覺地感染這些寄生蟲。（雄性蚊子不叮咬。）瘧原蟲然後在蚊子的腸道中繁殖，然後轉移到蟲子的唾液腺中。大約一週後，當蚊子再次進食時，寄生蟲搭乘蟲子的唾液到達新的宿主人體，最終侵入那個人的肝臟和血液，引起疾病或死亡。
這種疾病的廣泛傳播和驚人的死亡人數使其成為規模最大、資金最充足的蚊子控制工作。2016年，瘧疾研究和消除工作花費了27億美元。然而，最大的障礙通常是確定控制應該應用在哪裡——找到在環境中消滅蟲子的方法，同時最大限度地減少對附近人類和野生動物的傷害。簷槽管應運而生。大多數熱帶房屋的屋頂和外牆頂部之間的小縫隙稱為屋簷。蚊子透過多種方式找到人類獵物，包括追蹤人的二氧化碳排放，透過他們房屋的屋簷進入。在過去的幾年裡，研究人員已經開始推廣簷槽管，這些簷槽管同時封閉了這些開口，並有助於減少瘧疾傳播。簷槽管是一種簡單、安全的裝置，由塑膠管和塗有殺蟲劑粉末的靜電屏組成。這些管道將整個房屋變成蚊子陷阱，以人為誘餌。當蚊子試圖透過管道進入房屋時，它們會落在塗有殺蟲劑的螢幕上並死亡。
研究人員已經在實地測試簷槽管近十年了。賓夕法尼亞州立大學與歐洲和非洲合作伙伴合作，在象牙海岸進行的2016-2017年實地試驗的初步未公開結果表明，在安裝了簷槽管的房屋中，兒童的瘧疾傳播可能減少了多達40％。希望簷槽管最終將取代室內滯留噴灑——這種技術效果很好，但更難應用，並且需要更多的殺蟲劑。簷槽管對兒童也更安全；毒藥的位置太高，他們無法觸及。此外，這種方法可以幫助最大限度地減少殺蟲劑抗藥性的增長。當蟲子試圖擠過這些小開口時，粉末會覆蓋全身，劑量比蟲子短暫落在用殺蟲劑處理過的表面上時要大得多，這使得管道更有可能殺死其目標。
然而，並非所有蚊子都在室內覓食，也並非每棟房屋都適合簷槽管。為了對抗這些蟲子，以色列科學家一直在開發摻有殺蟲劑的糖餌，以吸引雄性和雌性蚊子。與其他旨在殺死成年蚊子的陷阱相比，這些誘餌可以提供大量的毒藥，因為蚊子認為這種毒藥是它們生存所需的糖；蚊子會吸收約佔其體重20％的甜餌。這些蟲子會不斷飛到試驗產品（大約是標準列印紙的尺寸）並咬穿包含少量毒藥誘餌室的護套。在馬裡的田間試驗表明，護套膜上的微小開口允許蚊子和其他適應吸血的昆蟲接觸毒藥，同時使其遠離蜜蜂等傳粉媒介。
研究人員在最近的一次熱帶醫學會議上報告說，當他們在馬裡村莊的每棟房屋外懸掛兩個陷阱時，該區域附近幾乎一半的瘧疾傳播蚊子都食用了毒藥。（為了計數蚊子，研究人員捕獲了蚊子樣本，並檢查了它們的腸道中是否有毒藥誘餌中摻入的彩色染料的跡象——這表明蚊子曾訪問過陷阱並食用了毒藥。）由於他們的干預，該區域約90％的雌性蚊子——唯一叮咬人類的性別——在毒餐後不久死亡，在它們能夠透過叮咬傳播瘧疾之前。
蚊子計劃生育
與其殺死蚊子，不如阻止它們出生，怎麼樣？聯合國國際原子能機構牽頭的一項計劃是釋放經電離輻射滅菌的雄性蚊子，電離輻射會損害睪丸中的細胞生長和發育。這個想法是，這些實驗室培育的不育昆蟲將與野生雌性交配，產生永遠不會孵化的卵。由於大多數雌性一生只交配一次，因此這種方法可以大大減少蚊子數量。
在蘇丹熱帶醫學研究所運營的另一個聯合國支援的專案中，實驗室工作人員正在大規模生產不育的甘比亞瘧蚊——該國最普遍的瘧疾媒介——在一個特殊的飼養設施中，以備將來釋放。該專案仍處於測試階段，但有理由感到樂觀。早在1950年代初期，美國昆蟲學家愛德華·克尼普林就開始對新世界螺旋蠅使用相同的方法——簡稱為不育昆蟲技術，這種害蟲在牲畜和人類的傷口上產卵，後來孵化成食肉蛆。這花費了數十年，但到2006年，螺旋蠅已從北美和中美洲消除，每年為畜牧業節省了數十億美元。
同樣，絕育提供了一種幾乎永久性的區域範圍解決方案的可能性，以解決蚊子問題，並且只需最少的持續維護工作。然而，這需要大量的組織和基礎設施，而沒有多少盈利的可能性；因此，它主要由政府而非私營企業探索。
在寨卡危機之後，私營公司因對蚊子控制的新興趣而充滿活力，他們希望另一種型別的絕育努力將被證明是一種更快、更容易、更徹底的消滅蚊子的方法。在這些方案中，科學家們操縱了昆蟲自身的基因。例如，為了幫助巴西擺脫傳播登革熱和寨卡病毒的蚊子，一家名為Oxitec的私營公司一直在野外釋放基因工程蚊子——這些蚊子是在實驗室中繁殖的，以傳遞一種殺死雌性後代的基因。經過基因改造的蚊子繼續與野生蚊子交配，從而在種群中迅速傳播該性狀。在巴西東北部茹阿澤魯市郊進行的一次實驗室培育蚊子的實驗性釋放中，埃及伊蚊的數量在九個月內下降了95％。巴西的另外兩個城市也報告了蚊子的成功案例。但是這項工作仍然存在爭議，批評家說，關於意外環境後果的問題仍然存在。
在馬裡，巴馬科大學瘧疾研究和培訓中心的工作人員正在檢查糖餌蚊子陷阱。圖片來源：Gunter Muller 巴馬科大學
基因驅動的絕育工作可能需要數年才能在任何 значительный 規模上發揮作用，但還有另一種選擇。倫敦帝國理工學院的研究人員認為，我們應該使用“基因驅動”工具來快速推動特定基因變化透過蚊子種群。他們解釋說，控制瘧疾的最佳方法是使用基因編輯工具（如CRISPR）將特定基因引入個體昆蟲，然後在整個種群中“驅動”該變化。CRISPR編輯系統被編碼到胚胎昆蟲的DNA中，確保該性狀優先傳遞給其後代。從理論上講，經過許多代之後，整個種群都將擁有該基因——推翻了自然遺傳規則，在自然遺傳規則中，有性繁殖的生物體有50-50的機會從其父母那裡繼承一個基因，因為科學家們在兩個染色體上都進行了所需的改變。
對於瘧疾控制，這種改變的遺傳資訊可能會改變蚊子，使其無法傳播瘧疾，破壞下一代的性別比例，或者只是殺死下一代蟲子。這與輻射和基因不育昆蟲技術有明顯的相似之處，但是基因驅動可能會在蚊子釋放量少得多的情況下發揮作用，因為修飾基因將在引入後的幾代內傳播到整個種群。
然而，基因驅動也同樣具有爭議性，因為人們擔心會產生意想不到的後果。因此，到目前為止，還沒有社群實地試驗獲得批准。一些在該領域工作的科學家也表示，野生蚊子種群會隨著時間的推移對基因驅動產生抗藥性——這種情況已經在實驗室實驗中發生——並最終可能使這種方法無效。這種抗藥性可能會以多種方式產生。其中一種方式是，自然遺傳變異可能會改變基因驅動系統原本會靶向的短基因序列。或者，細胞修復過程可能會改變目標DNA序列，以至於基因驅動系統無法再識別它們。
重新引入的危險
消除所有蚊子是一種幻想。在美國，最有效的消滅蚊子區每年在每人身上花費約1至10美元來噴灑殺蟲劑、清除積水和清理蚊子喜歡的植被——但即使這樣也不能完全消除它們。殺死所有蚊子也可能以我們甚至無法察覺的方式擾亂食物鏈和植物授粉。此外，在科學家已經鑑定的3,500種蚊子中，只有幾百種叮咬人類並攜帶疾病，因此完全消滅它們也是過分的。我們最好的希望，也可能是唯一對環境安全的選擇，是從特定區域消除一些關鍵物種。
我相信我們可以實現這一目標。例如，在海地，也許我們可以使用不育雄性技術殺死主要的瘧疾傳播物種，同時使用有效的簷槽管和糖餌陷阱來保護人們免受其他攜帶疾病的蚊子種類的侵害。我們還需要先發制人地監測人類患者和當地蚊子種群，以尋找新出現的威脅跡象，並控制可能出現的任何小規模疫情。憑藉如此全面的策略，在五年內，導致瘧疾的寄生蟲將從整個島嶼上消失，這並非不可想象。
然而，即使那樣，仍然存在重新引入的危險。歷史表明，如果一艘載有受感染者的船隻抵達以前無病區域——或者更糟的是，一種能夠從非洲或東南亞攜帶疾病的蚊子種類——瘧疾等疾病可能會再次出現。儘管全球趨勢是使各國擺脫瘧疾，但在減少蚊子控制後，至少有68個記錄在案的社群疾病復甦的例子。例如，在巴西停止噴灑DDT後，埃及伊蚊設法在1980年代在巴西捲土重來。結果，登革熱和黃熱病在該國重新出現，基孔肯雅病毒和寨卡病毒也出現了。當印度停止噴灑DDT時，由於化學品短缺和其他因素，瘧疾也在那裡捲土重來。
我們在蚊子控制領域從未有過如此多的創新或資金。像我們這樣的私人基金會、政府機構和世界衛生組織每年在專門的瘧疾研究上集體花費約5.7億美元，而在2002年，年度支出水平接近1億美元。但是，即使藉助新工具，蚊子控制也需要持續的警惕。蚊子問題很少能永久解決，必須像任何其他公共衛生危害一樣不斷關注。
編者注：比爾及梅琳達·蓋茨基金會在經濟上支援了幾個討論過的專案，包括簷槽管、糖餌和基因驅動的某些方面。