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丁晋瑛:给蚊子写一段"自限性代码"|The SMART Choice
2026-07-21 94

自然界的遗传本是一场看似公平的抽签——在一般情况下,基因有50%的概率从父母遗传给下一代,但有一类叫"基因驱动"的遗传元件学会了突围:它能在生殖细胞里把自己的副本塞进染色体的另一条链,让几乎所有的子代都携带它。一代接一代,它在种群中膨胀、蔓延,像一只越滚越大、停不下来的雪球。

但力量没有刹车,就会让人不安。传统基因驱动一旦释放到野外,会持续扩散,无法收回。那么,能不能给这个雪球设一个限期,让它在前期高效传播,但随着时间推移自行衰减,最终从种群中消失?

丁晋瑛要做的,正是为库蚊设计这样一段"自限性"代码。

每天早上走进实验室,丁晋瑛做的第一件事不是打开电脑,而是去"探望"组里饲养的蚊子:确认它们状态正常,确认环境温湿度在合适的范围。这种牵挂,只有从事蚊媒传染病研究的人才真正理解。喂血、收卵、计数、分笼……任何细小的疏忽,都可能让几周甚至几个月的实验前功尽弃。

这些名为库蚊的蚊子,是乙型脑炎、西尼罗病毒和丝虫病原体的主要传播媒介。丁晋瑛和她的伙伴们有一个终极目标——让携带病毒的蚊子种群自行走向衰退。

这条路,要追溯到丁晋瑛的本科阶段。在学习了病原体检测、疾病诊断等专业知识后,一系列问题在她脑海中逐渐成形:检测出病原体之后呢?病人已经感染了,治疗已经滞后了。能不能在更上游的地方做点什么,提前阻断疾病的传播?

后来她读到了利用遗传学手段控制病媒蚊的文章。那个想法让她眼前一亮:不是等人得病了再检测,而是从源头降低疾病传播的风险。恰好这时,她也注意到了广东的布局——作为中国蚊媒传染病的防控前沿,登革热、基孔肯雅热在这里不只是教科书上的名词,而是这片地区要面对的现实问题。她当时就觉得,在这里做研究,问题就摆在眼前,不是纸上谈兵。恰好在博士申请季,她看到柳峰老师从国外归来、在SMART PhD Program项目的招生信息。课题组的研究方向之一正是病媒昆虫遗传控制,做的就是她感兴趣的事。没有太多犹豫,她选了这条路。

后来她才发现,在这条路上的前行比想象中要慢得多。

库蚊基因驱动,在国内做的人不多,技术积累少,可借鉴的经验有限,实验周期长,发表难度高。坦率地说,她当时确实担心过。但她说服自己的理由很简单:博士阶段最重要的,是做有价值的问题,而不是做容易的问题。

库蚊分布广、繁殖快,对杀虫剂的抗性越来越强,传统化学防控正在失效。基因驱动提供了一种全新的思路——通过遗传操作让蚊子种群自己走向衰退,但"持续扩散、无法收回"这一特性,也存在着生态风险的隐忧。所以团队一直在思考:能不能设计一种既有效又可控的系统?

"自限性"这个概念,就这样进入了她的视野。

怎么向非专业读者解释自限性基因驱动?丁晋瑛回到了开头那个雪球的比喻:传统基因驱动是一只越滚越大、停不下来的雪球,而自限性基因驱动更像一只被设定了寿命的雪球——它能在前期快速传播并发挥作用,但随着时间推移逐渐衰减,最终从种群中消失。这个"定时开关"的实现,依赖的是库蚊独特的性别决定机制。与人类不同,库蚊没有典型的Y染色体,而是靠一个叫"M位点"的雄性决定区域来控制性别分化。研究团队把基因驱动元件整合在雌雄共用的基因区域上,同时引入雄性转录本。结果是:携带驱动元件的雄性依然可以正常发育和繁殖;但携带驱动元件的雌性,会因为异常表达雄性基因而发育成兼具雌雄特征的"间性"个体,失去繁殖能力。

雄蚊继续传播驱动,获得驱动的雌蚊变成不育的间性,无法继续繁殖、无法继续传播——从机制上,这个系统实现了"自我终结"。不是永久改变自然种群,而是给种群一个脉冲式的压制。设计很巧妙,但验证这个设计,花了两年多的时间。

丁晋瑛说,这个项目最困难的不是某一次实验失败,而是这个方向本身的节奏漫长。基因驱动的实验链条很长:养蚊子要等一个世代又一个世代,注射完要等整合,整合完要等遗传验证,验证完还要做笼养实验看种群层面的效果。每一步都需要时间,而且每一步都可能卡住。很多时候你每天做的事情是一样的——喂蚊子、收卵、计数、记录——但结果要等到几周甚至几个月之后才知道。那种感觉不是"失败了很沮丧",而是"你一直在做,但不知道什么时候能走下一步"。

但她并没有戏剧性的崩溃瞬间,而是一天一天地等待,一天一天地努力。她后来总结了一句话:科研很多时候不是灵光一现,而是长期坚持。在显微镜下看到间性雌蚊时,她只是确认了其中一个环节;算出71%的超孟德尔遗传率时,她验证了另一个环节。直到笼养实验中,种群数量开始持续下降——所有环节整合在一起,在种群水平产生了效果——那一刻整个团队才真正兴奋起来。理论设计终于转化成了真实的种群效应。

中间她经历过不止一次"卡住"的时刻,印象最深的是大笼实验阶段。她发现一些实验现象和最初的预期并不完全一致:数据本身没有问题,但结果和她原先设想的方向不太一样。她不确定这意味着什么,也不太敢继续往下走,担心自己是不是遗漏了什么关键问题,甚至怀疑整个思路出了偏差。那段时间,她分别和两位导师进行了深入交流——一位在深圳,一位在杭州。

冯雪春老师帮她重新梳理研究逻辑,让她把"预期会发生什么"和"实际发生了什么"逐条列出来比较。冯老师说,科研中最有价值的信息往往就藏在这些偏差里——与其急着证明自己的假设是对的,不如认真去理解数据真正告诉了你什么。柳峰老师则帮她从整个课题的角度重新看待这件事。当时她最担心的是继续投入时间后发现方向不成立。柳老师说:一个重要的科学问题并不会因为结果和预期不同就失去价值,很多真正有意义的发现恰恰来自那些"不按预期发展"的结果。他鼓励她先把问题想清楚、把数据做扎实,不要急着给结果下结论。

现在回头看,那段时间真正让她坚持下来的,并不是某一个具体的解决方案,而是两位导师始终相信这个问题值得继续做下去。当自己开始怀疑自己的时候,有人愿意认真听你讲问题,并帮助你重新建立信心——这件事本身就非常重要。

柳峰老师对学生的用心,体现在很多细节里。组会前他会提前听她讲一遍PPT,开题前陪她反复演练了好几遍。那些场合没有人在现场打分,但他愿意额外花时间,帮她把逻辑理顺,让她在正式讲的时候更有底气。丁晋瑛说,他不仅仅是给你方向和空间,而是真心希望自己的学生能够成长得更好。

做蚊媒研究的人,几乎都经历过那种"明明什么都按流程做了,但结果就是不对"的时刻:蚊房温控系统报警,好不容易养到一定规模的种群莫名其妙死掉大半,找不到原因,只能推倒重来。也有一些只有这个领域的人才懂的趣事——某个批次的蚊子状态不太好,大家就会说"今天它们心情不好",心照不宣地笑一下,然后一起想办法。一起赶实验的时候,有人负责注射,有人负责计数,有人负责记录,不用多说什么就知道该干什么。实验室的氛围,她用了两个词来形容:有人兜底,有人同行。

除了组内的交流,丁晋瑛几乎每场SMART Symposium都去。这是SMART着力打造的系列前沿学术会议。印象最深的是有一期国际虫媒与热带传染病研讨会,她看到报告人名单时愣住了——基因驱动领域几位教科书级别的名字就列在上面。那些她在文献里反复读到的人,在SMART的会场里直接见到了本人,还坐在台下听了他们的最新进展。不需要等到博士后,不需要出国,在深圳就能直接听到这些人的报告,看到他们还没发表的数据,在茶歇的时候站在他们旁边听他们聊天——这些事对一个博士生的影响很难在短期内量化,但会让你觉得自己做的这件事是被看见的。

显微注射平台是另一个让她感激的支撑。对于基因驱动研究来说,显微注射是构建转基因品系的第一步,也是最核心的一步——如果这一步做不出来,后面所有的设计都是空中楼阁。深圳湾实验室的显微注射平台非常稳定,设备维护和耗材供应都有保障,让她可以专注于实验本身,而不是总在为仪器能不能用而发愁。

如果回到博一第一天,她想对自己说:不要过度焦虑短期结果,把注意力放在能力积累和科学问题本身上。很多成果都是长期积累后的自然结果。这篇《自然·通讯》是她博士阶段的一个重要里程碑,但她很清楚这不是终点。未来她想继续围绕病媒昆虫遗传控制与基因编辑技术开展研究,为公共卫生问题提供更多解决方案。

在SMART读博的经历,她用一句话来总结:好的科研不是一个人聪明,而是一群人愿意在同一件事上持续投入。SMART提供了开放的科研环境和国际化的平台,而她的两位导师,一个在深圳,一个在杭州,他们之间那份从过去延续到现在的信任,让这个跨越两座城市的课题能够一路坚持下来,并最终开花结果。

那些关照蚊子的早晨,那些等待,那些不确定,那些在偏差中重新理解数据的时刻——它们拼在一起,就是一个SMART博士生的日常。没那么快,没那么顺,但每一步都算数。从本科时那个"能不能往上游走一步"的疑问,到两年多里日复一日的养蚊,再到笼养实验中种群曲线终于掉头向下的那一刻——这是一位年轻科研工作者用耐心和信任,把一个问题从提出到验证的全过程走完的故事。她要设计的,是一段能在合适时候自行终止的遗传代码;而她自己的博士旅程,也在不知不觉间印证了同一件事:有些路,走快了反而到不了;走稳了,答案会自己浮上来。