搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第155期，对话南方医科大学热带医学研究所所长、公共卫生学院教授陈晓光。
嘉宾简介：
陈晓光，南方医科大学热带医学研究所所长、公共卫生学院教授、博士生导师。“新世纪百千万人才工程”国家级人选、国务院特殊津贴专家、广东省特聘教授珠江学者、广东省高校教学名师；中华医学会热带病与寄生虫学分会副主任委员、中国动物学会寄生虫学专业委员会副理事长、广东省有害生物防制协会会长、广东省新发传染病防治重点实验室主任等。研究方向为媒介蚊虫及其传染病的防治研究。
划重点：
1.基因驱动技术就是利用CRISPR-Cas9的精准切割能力和细胞修复机制，强制将特定基因在种群中快速传播，打破传统遗传规律，实现种群水平的基因改造或性状控制。
2.释放的基因驱动雄蚊只能与野生型白纹伊蚊雌蚊交配达到转雌为雄、基因驱动的作用，不会“转基因外溢”，影响到其他物种。
3.科学研究最好能“上接天、下接地”，理论研究要联系实际需求。
4.下一步会根据媒介蚊虫防制的具体需求，及时转化研究成果，把“科研成果写在祖国大地上”。
出品｜搜狐科技
作者｜周锦童
对很多朋友来说，夏天最烦恼的事情并不是高温，而是耳边的“嗡嗡”声和身上的蚊子包。
百万年来，人类与蚊子交手，似乎一直都没有占过上风，直到南方医科大学公共卫生学院教授陈晓光的出现。他不仅率先破解了全球首个白纹伊蚊全基因组序列，还研究了一种让蚊子“只能生儿子”的基因驱动技术。蚊子吸不了血，繁衍不了后代，最终自行崩溃。
虽然这听起来像科幻小说，但却是陈晓光团队实验室里正在发生的事。对此，我们对话了这位“虎蚊克星”，听他分享这项技术本身和背后的故事。
读懂蚊子基因组的“天书”
1985年的春天，陈晓光来到了人生的一个岔路口。第一军医大学（现南方医科大学）保送研究生名单下来，他赫然在列，但却被分配到寄生虫学研究室。
学医的人大多怀揣临床梦，他当时还是比较纠结的，但因为寄生虫病，比如疟疾、血吸虫病、登革热的防治挺重要的，所以最后他还是说服了自己。
而正是这个“不情愿”的选择，让他日后与蚊子“死磕”了四十年，而他也不断在所从事的寄生虫病防治研究中取得了成就，先后获得了广东省科技进步一等奖1次、省部级科技进步二等奖3次。
这些成就不断激励着陈晓光继续前行，从最初的不喜欢，到后来成为国务院政府特殊津贴专家、业界公认的“虎蚊克星”。
而真正让他扎根下来的，是现实中的很多“不解之谜”。广东常年被登革热困扰，政府年年投入巨资灭蚊。比如2014年广东就暴发了大规模的登革热疫情，广州近一半面积喷洒杀虫剂，花费近2亿元。
“我就想：为什么需要喷这么多的杀虫剂？是不是喷的药不管用？”因此，陈晓光进行了抗药性研究。
陈晓光发现，蚊子对常用拟除虫菊酯类杀虫剂已经产生了高抗性，实验室里只需六代（即六个月）就能进化出抗药性。
“开发一个杀虫剂不容易，需要大量的时间和经费，但蚊虫可以很快地产生抗药性，使其失效。所以我们应该寻求更加有效且不容易产生抗药性的技术，比如生物杀虫剂。”陈晓光如是说。
于是，从那时起，他便开启了他二十年如一日的基础研究征途。
2010年，他决定启动白纹伊蚊全基因组测序计划，当时投入了400万元、耗时五年才成功。陈晓光称之所以在资金和风险都很大的情况下还能坚持不懈地做下去，是因为基因组测序很重要，搞清楚了会对许多基础性的研究带来革命性的促进。
正因如此，他们才会克服重重困难、逢山修路、遇水架桥，不断地往前推进；才会想方设法、筹措资金，增大测序深度、构建长片段文库。
要知道，白纹伊蚊基因组是迄今已知的最大的蚊子基因组，其基因组数据量将近2吉字节（1吉字节等于1024兆字节），且重复片段极多，就像一本厚厚的“天书”。
环保可控，基因驱动让蚊子转雌为雄
好在“功夫不负有心人”，2015年，团队终于解析了全球首个白纹伊蚊全基因组序列，成果发表在国际著名学术期刊。在读懂基因组“天书”后，陈晓光也找到了三个关键突破口：性别决定机制、嗅觉发生机理、产卵繁殖偏好。
他们尝试了不同的方向研发白纹伊蚊的防控技术，比如根据嗅觉发生机理研发诱蚊剂和监测仪、根据产卵繁殖偏好研发蚊虫孳生地陷阱，最终还是选择了一种颠覆性的路径——性别决定来转雌为雄。
因为只有雌性的蚊子才会吸血传病，如果能人为让雌蚊变成雄蚊，或者让后代全是雄蚊，种群自然会崩溃。而要实现这一点，必须精准找到并操控那个“雄性决定基因”。
幸运的是，他和团队率先鉴定出白纹伊蚊的雄性决定基因AalNix，这也为后续基因驱动技术的诞生埋下了最关键的“伏笔”。
找到了“开关”，下一步就是如何利用它。陈晓光团队设计了一套精密的“基因元件”，通俗来说包含三个部分：一是性别决定元件，通过表达AalNix基因，在蚊卵早期胚胎阶段强行将雌性发育通路扭转为雄性，实现“转雌为雄”。
二是基因驱动元件，通过在精巢表达基因剪刀Cas9核酸酶和导引序列sgRNA，使得Nix从一条染色体复制到另一条染色体，从杂合子变为纯合子；继而使携带Nix的精子数增加，其与雌蚊交配后产生后代中雄蚊数目就会增加，从而打破孟德尔50%的遗传规律，实现超孟德尔遗传的基因驱动，使得Nix在蚊子种群中迅速扩散、雄蚊数目增多、雌蚊数目减少。
三是荧光筛选元件，插入红色荧光蛋白基因，方便在实验室和野外随时追踪、监测这些转基因雄蚊。
谈到这，大家不免好奇，既然这项技术被称为“基因驱动”，那它和普通基因编辑有什么本质区别？
对此，陈晓光表示：“简而言之，基因驱动技术就是利用CRISPR-Cas9的精准切割能力和细胞修复机制，强制将特定基因在种群中快速传播，打破传统遗传规律，实现种群水平的基因改造或性状控制。而普通编辑只改变个体。”
实验室小笼实验数据显示，转基因雄蚊与野生雌蚊交配后，第一代雌雄比从1:1变成1:3，第二代转基因雄蚊就完全取代了野生型雄蚊；到第六代，种群数量被压缩60%；到第十代，压缩超过90%。
由此可见，这条路是走得通的。而且与传统化学灭蚊相比，这项技术还有三大核心优势。
陈晓光解释道：“一是能精准针对白纹伊蚊，使其雌蚊逐代减少、雄蚊逐代增多。二是释放的基因驱动雄蚊只能与野生型白纹伊蚊雌蚊交配达到转雌为雄、基因驱动的作用，不会‘转基因外溢’，影响到其他物种。”
“三是目前我们构建的白纹伊蚊转雌为雄品系的基因驱动率约75%，因此它只需要释放一次，就能逐代自动地使雄蚊数目增多、雌蚊数目减少，就可能一代接一代、可持续地将白纹伊蚊种群控制在一定的密度之下，并不能将其彻底消灭。”
不仅如此，陈晓光称转基因雄蚊携带红色荧光容易监测行踪，且对常规杀虫剂敏感，一旦需要终止，可以随时通过喷洒杀虫剂或物理手段清除。他们并不是要彻底消灭白纹伊蚊，而是要把它控制到一定的密度。
把科研成果写在祖国大地上
不过，任何一项能改变自然种群的技术，都绕不开生态伦理的问题。对此，陈晓光也进行了许多思考。
在他看来，地球生物丰繁复杂，其中昆虫占比约80%以上，蚊虫只是昆虫的一种，全世界不到4000种，我国不到400种，吸血传病的媒介蚊虫不到100种，而白纹伊蚊只是媒介蚊虫的一种，由此可知白纹伊蚊在自然界中的生态位非常有限。
“虽然‘天生我材必有用’，从‘上帝’的角度上看‘众生平等’、每一种生物都有其存在的价值，但从人的角度看，白纹伊蚊吸血传病、有百害而无一益！虽然一些研究显示一些鸟、蜻蜓和鱼、蛙可以吃蚊子，但并没有证据显示蚊子的存在会对这些生物的生存造成巨大的影响。”
“生物多样性对于维持地球的良好生态非常重要，因此人类不应轻易‘消灭’一个物种。但从人类的生存角度出发，如果一个物种对人类有百害而无一益，并且没有证据表明其有不可或缺的作用，那我们人类是否还要‘杞人忧天’地保护它呢？当然，这只是我的个人观点，不一定对，大家可以讨论。”陈晓光补充到。
不过，陈晓光也强调，科学发现会不断深化和进步。我们需要怀着谨慎小心的态度，在探索有效控制媒介蚊虫种群密度的创新技术的同时，也要充分关注其生物安全性。
回顾这四十年的科研路，陈晓光称最享受的时刻，就是带着学生在实验室里“和蚊子斗智斗勇”。
于他而言，最大的成就感不是发了多少论文，而是基础理论有了突破，并转化成了实实在在的工具。“我们加强了蚊虫特别是白纹伊蚊的基础理论如基因组序列、性别决定机制、嗅觉发生原理等研究，我们的一些研究成果也转化成为了蚊虫防控的技术和工具如监测仪、蚊虫孳生陷阱等。”
对话最后，陈晓光表示，自己从“被迫入行”走到今天，最深的感悟是“科学研究最好能‘上接天、下接地’，理论研究要联系实际需求。”
下一步，他的计划也很明确。“我会根据媒介蚊虫防制的具体需求，及时转化研究成果，把‘科研成果写在祖国大地上’。”陈晓光如是说。