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为解决南非疟疾防控难题,相关研究人员开展 Anopheles arabiensis 繁殖地及水体理化性质的研究,发现其主要在小型临时水体繁殖,水体呈中性。这为优化 larviciding 策略提供依据,推荐科研读者阅读。
探寻疟蚊滋生地,助力疟疾防控新征程
在遥远的南非,疟疾就像一个顽固的 “小怪兽”,长期在一些地区肆虐。特别是在夸祖鲁 - 纳塔尔省(KwaZulu–Natal,KZN)、姆普马兰加省(Mpumalanga,MP)和林波波省(Limpopo Province,LP)的低洼地区,疟疾更是常客。每当雨季来临(11 月至次年 4 月),这里的人们就格外警惕,因为疟疾的传播风险大大增加。而传播疟疾的 “罪魁祸首”,主要就是疟蚊,其中,在按蚊属(Anopheles)中,除了 Anopheles funestus 几乎被消灭后,Anopheles arabiensis 就成了传播疟疾的 “主力军”。
为了对抗疟疾,南非一直在努力。室内滞留喷洒(Indoor Residual Spraying,IRS)是他们对抗疟蚊的 “大杀器” 之一,通过在传统建筑中使用滴滴涕(dichlorodiphenyltrichloroethane,DDT),现代建筑中使用拟除虫菊酯进行喷洒,确实让疟疾负担大幅减轻。但这个 “大杀器” 也有它的弱点,疟蚊们逐渐进化出了抗药性,而且在低疟疾传播地区,持续使用 IRS 的成本太高,难以维持。更麻烦的是,Anopheles arabiensis 这家伙,不仅在室内活动,还喜欢在室外 “溜达”,所以 IRS 很难完全将其消灭。
面对这些难题,研究人员意识到,必须寻找新的方法来补充 IRS。于是,他们想到了在冬季对疟蚊幼虫进行消杀(larviciding)的办法,希望在疟蚊还处于幼虫阶段时就 “斩草除根”。不过,要想让这个办法真正发挥作用,还需要了解疟蚊幼虫的滋生地分布情况,以及哪些环境因素有利于它们的繁殖。就像要打败敌人,得先知道敌人藏在哪里,喜欢待在什么样的地方一样。
可是,当时关于南非疟蚊幼虫滋生地的研究非常有限,尤其是在 Mamfene 地区,虽然知道雨季的雨水坑可能是 Anopheles arabiensis 的潜在产卵地,但并没有确凿的证据。而且,对于水体的物理化学性质如何影响疟蚊幼虫的繁殖,也知之甚少。为了解开这些谜团,来自相关研究机构的研究人员决定开展一项研究。
最终,研究人员在《Malaria Journal》期刊上发表了名为 “Determination of Anopheles larval breeding sites and characterization of the physicochemical properties of water that promote the proliferation of Anopheles arabiensis immature stages” 的论文。这项研究得出了重要结论:Anopheles arabiensis 主要在小型临时水体中繁殖,这些水体的 pH 值呈中性。这一发现为疟疾防控提供了关键信息,有助于更精准地制定防控策略。
在这项研究中,研究人员用到了几个关键技术方法。首先是利用谷歌地球 Pro 软件进行桌面调查,识别研究区域内所有可能的水体,再把这些信息导入到 ArcMap 10.6.1 软件中处理,之后借助 GPS 设备去实地考察。到了实地,研究人员会测量水体的物理化学特征,像水温、pH 值、电导率(EC)、总溶解固体(TDS)和盐度等。对于疟蚊幼虫,他们采用标准的 dipping 方法进行采样,把采到的幼虫带回昆虫饲养室培养成成虫,再通过形态学和分子技术来鉴定它们的种类。最后,运用统计学方法分析数据,找出与 Anopheles arabiensis 幼虫存在相关的因素。
下面我们来看看具体的研究结果。
潜在滋生地的探寻 :研究人员先通过桌面调查,在研究区域发现了 72 个潜在水体。这些潜在水体分布在不同的区域,其中 38.9% 位于第 2 区,37.5% 在第 8 区,23.6% 在第 9 区。不过,后来实地搜索时发现,只有 52.8% 的水体真的存在,这是因为有些水体难以到达。这就好比在地图上找到了一些宝藏地点,但真正去的时候,有些地方却去不了。而且,在这些实际存在的水体中,1 月和 4 月都有疟蚊幼虫滋生,并且 1 月和 4 月的采集月份与滋生地的生产力并没有关联,不同类型的滋生地(永久、季节性和临时)与生产力也没有明显关系。
疟蚊滋生地的生态剖析 :研究区域存在永久、季节性和临时三种类型的滋生地。在不同月份,最常见的滋生地类型有所不同。1 月,沼泽是最常见的幼虫滋生地,占当月调查总数的 41.2%;4 月,雨坑则成为最主要的滋生地,占比达到 52.3% 。而且,不同类型滋生地的幼虫密度和物理化学参数差异很大。比如,永久滋生地的幼虫密度中位数比季节性和临时滋生地低;季节性滋生地的总溶解固体(TDS)、水温、盐度相对较高,pH 值呈碱性,而永久和临时滋生地的 pH 值接近中性。这说明不同的水体环境对疟蚊幼虫的生存和繁殖有着不同的影响。
疟蚊幼虫种类大揭秘 :研究人员总共收集了 598 只 Anopheles 幼虫,一部分在 1 月收集,一部分在 4 月收集。这些幼虫培养成成虫后,通过形态学鉴定发现,An. gambiae 复合体在 1 月的采集样本中占 64.1%,在 4 月占 85%。进一步通过 PCR 技术对 An. gambiae 复合体进行物种鉴定,发现 1 月 Anopheles merus 占主导,4 月则是 An. arabiensis 占主导,而且 4 月采集到 An. arabiensis 幼虫的几率比 1 月高很多。
Anopheles arabiensis 的滋生偏好 :从滋生地类型来看,An. arabiensis 幼虫在不同类型的滋生地都有出现,但在雨坑和沼泽中最为常见。从物理化学性质方面,An. arabiensis 幼虫喜欢中性 pH 值的水体,在这种环境下它们更容易生存和繁殖。而且,临时无植被的滋生地与 An. arabiensis 幼虫的存在有很强的关联,此外,TDS、盐度、EC 等物理化学性质也和它的存在密切相关。
研究结论和讨论部分指出,这项研究首次全面绘制并描述了 Mamfene 地区按蚊的滋生地情况。研究发现,An. arabiensis 主要在小型临时水体中繁殖,这一结论意义重大。因为了解了它的繁殖偏好,疟疾防控项目就可以更有针对性地对这些临时水体进行处理,在幼虫阶段就减少疟蚊数量,从而提高 larviciding 的效果。而且,不同按蚊在同一滋生地共生,这意味着通过 larviciding 不仅可以控制主要的疟疾传播媒介 An. arabiensis,还有机会控制其他次要媒介,比如 An. merus。不过,研究也存在一些局限性,像一些水体的物理化学性质会随时间变化,部分水体无法进行特征描述,研究仅在夏季开展,对旱季的情况了解有限等。所以,研究人员建议在冬季再进行类似研究,以更全面地了解疟蚊幼虫的生态和分布情况,评估冬季 larviciding 的效果。
总的来说,这项研究为疟疾防控开辟了新的道路,让我们更清楚地认识了 An. arabiensis 的繁殖特点,为制定更有效的防控策略提供了有力支持。虽然还有一些未知等待探索,但它已经为我们对抗疟疾迈出了重要的一步。未来,研究人员还会继续努力,深入了解疟蚊的秘密,找到更多打败疟疾的方法,保护人们的健康。
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