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如果蚊子被彻底灭绝,对生物链有什么影响?

本文作者: 1个月前 (08-20)

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如果蚊子被彻底灭绝,对生物链有什么影响?

如果蚊子在人类出现前灭绝并且没有其他生物占据其生态位,会让一堆借助蚊子传播的病原体消亡,甚至人类有几种遗传病也将不复存在,从而改变人类的疾病谱。

且慢,蚊子带着蚊媒传染病消失容易理解,为什么人类遗传病会受蚊子影响?

这一切因为疟疾是一种对人类影响巨大的疾病。

疟疾由疟原虫这种单细胞原生动物引起(因此它是一种寄生虫病),这种疾病的古老很可能超出你我的想象:

科学家已经在封存于琥珀中 3000 多万年前的蚊子体内发现了疟原虫的痕迹,说明早在人类出现之前,这种疾病就很可能经由蚊子在原始灵长类动物中传播。

人类进入农耕社会后形成了不断扩大的聚居群落,灌溉活动带来了积水,使疟疾在人群中的流行成为可能;

中国战国至秦汉期间成书的《黄帝内经·疟论》记录了一系列疟疾的典型症状,意大利公元一世纪罗马帝国时期墓葬内的人类遗骸中,也已提取出疟原虫的 DNA,说明此时的疟疾已经在旧大陆广泛传播。

疟原虫的成熟孢子经蚊子叮咬进入人体后,首先会侵入肝细胞发育成裂殖子释放进入红细胞,在红细胞中又分裂形成更多的裂殖子,导致被侵染的红细胞破裂。

裂殖子的释放会形成一次疟疾发作:先是高烧、寒战,几个小时后退烧、大汗淋漓。

裂殖子经过多轮分裂祸害过大量红细胞后形成配子体,当按蚊叮咬被感染者时,配子体进入蚊子的胃发育成雌雄配子,相配形成合子,穿破蚊子的胃壁发育成卵囊,最终破裂形成新的孢子,静待按蚊再次叮人进行下一轮感染和传播。

《水浒传》中的好汉武松,打得了大虫,但在柴进庄上染了疟原虫这种小虫一样吃尽苦头:

「那廊下有一个大汉,因害疟疾,当不住那寒冷,把一薪火在那里向。」

(按:接着宋江走来一脚踩翻了炭火惹恼了武松,正揪住宋江要打,被柴进拦住,结识了宋江拜了大哥)。

直至今日,全球每年仍有 2-3 亿人感染疟疾,约 40 万人死亡。在非洲占主导地位的恶性疟最为凶险,不经治疗在几天内常可致命。

而疟疾在热带地区的肆虐,反过来影响了两种人类遗传病:地中海贫血(简称地贫)和镰状细胞贫血(简称镰贫)。

地贫和镰贫都是因为基因突变造成血红蛋白不能正常合成,红细胞输送氧气的能力低下,造血系统被迫更加活跃地制造新的红细胞和血红蛋白,最终发生肝脾肿大、骨质异常、血管梗塞等一系列并发症。

除了对症治疗外,输血是可选的治疗手段,但也会带来铁蓄积等新的问题。

直至今日,镰贫和某些类型的地贫仍然会严重缩短患者的寿命:

2020 年印度的一项研究中,地贫患者的中位预期寿命只有26岁[1],而美国的两项研究中[2][3]镰贫患者的平均预期寿命也仅有四五十岁,那么可想而知在毫无治疗手段的古代,患者早夭的风险会有多高。

然而在疟疾肆虐的热带地区,地贫和镰贫基因反而会成为一种独特的生存优势:

地贫基因携带者和轻症患者不容易患疟疾,即使感染疟原虫症状也会较轻;

镰贫基因携带者的异常红细胞感染疟原虫后会提前破裂,使得疟原虫裂殖子来不及发育成熟和分裂,因而对疟疾产生抵抗力。

在无医无药的古代,地贫与镰贫基因的携带者更容易在疟疾高发地区存活到可以生儿育女的年龄,把突变的基因遗传下去,因此致病基因就一代代「富集」了下来。

看看地贫、镰贫和疟疾的发病率数据就会发现,三种疾病的高发地域基本重合在欧亚非三大洲的低纬度地区,地中海贫血这个名称的由来也不难理解——

该病在欧洲高发于南部的地中海国家,这里也曾是疟疾的高发区;中国这两种病的患者也集中在两广、海南。

当然,由于移民的原因,部分并非疟疾高发的地区如北美、法国,地贫和镰贫也有一定的发病率;

而南美洲热带地区发病率偏低的原因是,美洲大陆原本没有疟疾,这病是从近代欧洲传过去的,在此之前镰贫和地贫在当地不构成生存生存优势,也就没有「市场」——

基因突变即使发生,也早早地因自然选择在历史长河中被淘汰了;现在中南美患者的致病基因也遗传自非洲移民。

还有一种遗传病蚕豆病,即葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症的患者也对疟疾有一定抵抗作用。

因其患者经常发生溶血(红细胞大量破裂),可能干扰疟原虫的分裂周期(但该病麻烦的一点是,抗疟药用于患者也会引发严重溶血,如果在治其他病如新冠肺炎时用了氯喹等抗疟药一样会溶血),其高发地区也多在中低纬度:

蚕豆病高发区域

此外还有一种对疟疾有抵抗作用的基因突变——Duffy 抗原阴性,也是在非洲热带地区高发。

这种性状算是代价比较小的一种抗疟突变,它并不构成遗传病,具有这种特征的人很难感染疟原虫,而且即使感染也多数成为无症状携带者;

然而 Duffy 抗原阴性者同样有一些健康问题,例如其哮喘发病率较高、程度也更重;更容易感染 HIV,不过感染后疾病进展会较慢;多发性骨髓瘤的发病率也增高;

此外如果输注 Duffy 抗原阳性血液,可能发生输血反应(因此可以把 Duffy 抗原看作一种血型系统);

很棘手的一点是,Duffy 抗原阴性者如碰巧患有镰贫(两种情况都在非洲热带多见),则镰贫造成的器官损害通常会更重(两个抗疟疾的基因之间也相克?)。

我们可以设想,如果没有蚊子,疟疾这种疾病也并未产生,则地贫、镰贫两种遗传病的基因很可能也早被自然选择所淘汰,蚕豆病也会变得更罕见。

(但反过来不一定成立——即使未来全球消灭疟疾,地贫、镰贫是常染色体隐性遗传病,其致病基因靠自然选择消亡需要极其漫长的时间)

最后提一句中国的疟疾防治工作:中国 1940 年代有 3000 万疟疾感染病例,经过我国几十年的努力防控与治疗,自 2016 年 8 月以来未发生一例本土病例,但每年仍有上千例输入性病例。

现在我国实施「1-3-7 策略」,即发现病例 1 天之内上报,3 天内完成调查,确认有无其他病例和传播风险,7 天内采取灭蚊等措施确保疫情不蔓延。

但愿世界上有更多国家像我国一样消灭疟疾,甚至未来或许用基因工程绝育雄蚊等方法消灭蚊子这个物种,实现天下无疟乃至天下无蚊,岂不美哉?

如果蚊子被彻底灭绝,对生物链有什么影响?

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