瘧疾是由攜帶瘧原蟲的蚊子叮咬而引起的一種疾病，是當(dāng)今人類的最大殺手之一。為將瘧疾病人從痛苦中拯救出來，科學(xué)家與之死磕了數(shù)十載。我國科學(xué)家屠呦呦研制出的青蒿素就是一種非常有效的瘧疾治療藥物。
不過，雖然科學(xué)家采用藥物療法已取得了一定成績，使得瘧疾的死亡率大幅降低，但是，這些方法卻不能完全消滅瘧疾。在一些地區(qū)，瘧疾依然十分猖獗。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，在撒哈拉沙漠以南的非洲貧困地區(qū)，每年都有將近2億人染上這種疾病，數(shù)十萬人因此喪命，且70%以上都是未滿5歲的幼童。
消滅瘧疾，讓其從地球上徹底消失成了一些科學(xué)家追求的終極目標(biāo)。
CRISPR剪刀修剪蚊子
由于撒哈拉地區(qū)瘧疾的主要傳播媒介是岡比亞按蚊，一些生物學(xué)家打起了改造蚊子的主意，致力于培育不會傳播瘧疾的蚊子。他們想用這種方法切斷瘧疾傳播的途徑，從而終止瘧疾的發(fā)生。
這個主意聽起來不錯，但要實現(xiàn)談何容易？
讓蚊子不攜帶瘧疾是非常困難的。所以，科學(xué)家需要從奇妙的生物體自身來尋找靈感。
在遺傳學(xué)的發(fā)展中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些“自私的基因”。這種基因會用盡一切手段，想方設(shè)法在生物體中保存下來，存在于細菌中的一種叫CRISPR/Cas9-gRNA的基因組就是一種“自私的基因”。
CRISPR像一把剪刀，能夠在一個RNA分子的指示下，對任何目標(biāo)基因組進行修剪。利用它，科學(xué)家可以剪下一段基因，再換上一段新的，甚至可以對基因中的單個堿基進行編輯。比如，可以利用CRISPR減掉蚊子基因中的一段，然后再換上抗瘧的基因這樣的外源基因，這樣就把一只普通蚊子轉(zhuǎn)變成了一只新型的抗瘧蚊子。
2012年，這種CRISPR的基因修改工具進入了人們的視野。研究者發(fā)現(xiàn)，可以將CRISPR用作一種快速、精準(zhǔn)、簡單地修改基因的工具。而且，與其他基因編輯技術(shù)相比，CRISPR能使基因組更有效地發(fā)生變化。這個工具幾乎適用于所有物種。
多虧了CRISPR，生物學(xué)家終于有了幾只不帶瘧疾的轉(zhuǎn)基因蚊子。可別高興得太早，僅僅幾只而已。將野外成千上萬的攜帶瘧疾的蚊子全部變成這種健康的轉(zhuǎn)基因蚊子，才算是解決問題。那么，該如何做呢？
起初，生物學(xué)家想順其自然。簡單地說，就是在自然環(huán)境中，釋放一群不帶瘧疾的轉(zhuǎn)基因蚊子，然后不去干預(yù)，被動地等待轉(zhuǎn)基因蚊子自我繁殖，使野外蚊群全部轉(zhuǎn)化為新型蚊種。
可是，要達到全部轉(zhuǎn)化為新型蚊種的效果，幾只不帶瘧疾的轉(zhuǎn)基因蚊子很難做到。因為它們的后代還是有不帶轉(zhuǎn)基因蚊子，要真正產(chǎn)生效果，至少需要釋放10倍數(shù)量的轉(zhuǎn)基因蚊子。也就是說，如果一座小鎮(zhèn)上有1萬只攜帶瘧疾的蚊子，那么，要將當(dāng)?shù)氐奈米尤扛淖兂刹粩y帶瘧疾的蚊子的話，生物學(xué)家至少需要再向小鎮(zhèn)釋放10萬只轉(zhuǎn)基因蚊子。這個數(shù)量太驚人了，即使能達到預(yù)期效果，小鎮(zhèn)上多了10多倍的蚊子，隨之而來的恐怖的蚊蟲叮咬問題，想必小鎮(zhèn)居民也一定不會同意。
既然順其自然的方法行不通，那就得另辟蹊徑了。
更強大的基因驅(qū)動
2016年，美國哈佛大學(xué)的一名叫做凱文·恩斯福爾特的生物學(xué)家在使用CRISPR工具進行基因編輯時突發(fā)奇想，想試試如果將CRISPR加入到轉(zhuǎn)基因蚊子的基因中，即讓轉(zhuǎn)基因蚊子的基因帶有CRISPR這把剪刀，讓其繼續(xù)遺傳下去會產(chǎn)生什么結(jié)果。
我們知道，按照生物學(xué)基本定律孟德爾遺傳學(xué)，當(dāng)雌雄兩體進行交配時，其后代會繼承父母各自一半的基因。也就是說，當(dāng)一只基因是aa的白眼蚊子與另一只基因是aB（B為抗瘧基因）的紅眼蚊子親密接觸時，它們的后代將有以下幾種基因組合類型：aa、aB、aa和Ba。
如果像凱文·恩斯福爾特想的那樣，B上不僅有抗瘧基因，還有剪刀CRISPR，那么，由于CRISPR的對位剪切作用，無論是aB，還是Ba最終都會變成BB。這意味著，具有剪切基因能力的轉(zhuǎn)基因B的后代全部被剪成了有抗瘧基因并攜帶剪刀的蚊子，而不帶剪刀的轉(zhuǎn)基因蚊子的后代是一半對一半。這樣一代代遺傳下去，轉(zhuǎn)基因B最終將替換掉全部a基因，占據(jù)絕對的主導(dǎo)地位。一句話，在轉(zhuǎn)基因上加上CRISPR，我們就獲得了永久的基因修改工具，轉(zhuǎn)基因終有一天會主導(dǎo)整個物種。
當(dāng)美國生物學(xué)家安東尼·詹姆斯將2只帶CRISPR的抗瘧基因的紅眼蚊子放進一個裝有30只白眼蚊子的試驗盒中，讓它們自由繁殖兩代時，3800只蚊子后代全部變成了紅眼！傳播速率難以置信的快，這正是此裝置的精妙絕倫之處。
由于恩斯福爾特創(chuàng)造的CRISPR基因裝置驅(qū)動了性狀的快速傳播，這種基因處理方法被稱為“基因驅(qū)動”。它打破了孟德爾的遺傳定律，將不可能變成了可能。
亦喜亦憂
基因驅(qū)動是十分強大的的基因工程技術(shù)工具，它的使用前景異常誘人。
我們可以利用基因驅(qū)動的方法來使得整個物種發(fā)生變化。只要在1%的瘧蚊身上使用含有抗瘧疾基因的基因驅(qū)動裝置，生物學(xué)家預(yù)計在短短一年之內(nèi)，所有瘧蚊就能獲得新的基因，然后成為無害蚊子，即瘧疾在一年之內(nèi)可以被根除。人類將會從這項越來越成熟的技術(shù)中獲益匪淺。
另外，如果你想消滅入侵物種，比如美國五大湖中的亞洲鯉魚，只要使用基因驅(qū)動讓魚群只繁殖雄性后代就能做到。幾代之后雌性鯉魚將不復(fù)存在，這樣鯉魚種群便會隨之消失。一言不合就滅掉整個物種，理論上是可行的，可以用基因驅(qū)動的方法來滅掉對本地物種有威脅的入侵物種。
然而，基因驅(qū)動不光具備改造世界的能力，同樣具有毀滅世界的能力。所以，它也有令人擔(dān)憂的一面。
利用基因驅(qū)動改變的諸多新性狀，傳播效率非常高，會飛速地讓每個個體都染上新性狀，以至于不經(jīng)意間逃出實驗室的樣本都可能在短時間內(nèi)引起野外整個種群的巨大改變。
這樣可能會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，比方說一些攜帶只繁殖雄性后代基因驅(qū)動的亞洲鯉魚，偶然從美國五大湖被帶回了亞洲的情形，這可能會讓整個亞洲鯉魚種群滅絕。鑒于現(xiàn)在世界頻繁而緊密的交流程度，此類情況是很有可能發(fā)生的，當(dāng)初物種入侵不就是這樣出現(xiàn)的嗎？
另外，基因驅(qū)動不一定被限制在科學(xué)家所謂的靶物種上，因為相似的物種之間偶爾會彼此進行雜交。如果發(fā)生了雜交，那極有可能基因驅(qū)動會突破物種限制，使得亞洲鯉魚影響到其他類型的鯉魚。
更為可怕的，這種能培育含有基因驅(qū)動的有機體的技術(shù)，實施門檻特別低，世界上任何一個實驗室的研究人員都能完成。本科生可以做，甚至在設(shè)備齊全的情況下，有天賦的高中生也可以做。這就相當(dāng)可怕了。
魔高一尺道高一丈
有趣的是，許多科學(xué)家在看待基因驅(qū)動時都顯得比較寬容，極少人視基因驅(qū)動為洪水猛獸，因為它也有自己的局限。
首先，基因驅(qū)動的方法只能用于有性生殖的物種，性狀只有不停繁衍才會被廣泛傳播，這意味著它對繁衍周期長的物種殺傷力要小得多。換句話說，在短時間內(nèi)，這種方法只會讓繁殖周期比較短的物種滅絕，比如對昆蟲或者類似于鼠類或者魚類的小型脊椎動物等，而對于大象或者人類這樣繁衍周期長的哺乳動物，則需要更長時間，比如數(shù)百年才會達到同樣的目的。
其次，即使已經(jīng)有了CRISPR，想要制造一個真正可以引發(fā)物種滅絕的遺傳性狀，也不是件簡單的事。
如果有一天，一個恐怖分子考慮制造一種果蠅，讓它們以新鮮水果而并非腐爛水果為食，打算以此摧毀某國的農(nóng)業(yè)。那么，他先要搞清楚控制果蠅擇食的是哪個基因，而這就已經(jīng)是非常復(fù)雜的科研項目了。不僅如此，他還要用修改內(nèi)部基因的方法去改變果蠅外在的習(xí)性，這將是更加復(fù)雜的研究項目，失敗幾率相當(dāng)大，很可能傾盡所有之后，白忙一場，因為基因控制行為的機制無比復(fù)雜。與其如此麻煩，這個恐怖分子還不如直接炸毀目標(biāo)來得痛快。
現(xiàn)在，世界上許多組織已經(jīng)開始規(guī)范基因驅(qū)動的實驗行為，并制定相應(yīng)的約束措施?？茖W(xué)家在做實驗時一直異常小心，并且他們開始想新的方法來降低基因驅(qū)動的危險系數(shù)，比如用一些方法讓基因驅(qū)動進行自我調(diào)控，或者設(shè)定基因驅(qū)動的“自毀程序”，使其在幾代之后自動消失。
雖然行動意味著危險，但是原地踏步或許更加致命，因為即使我們不變，外部環(huán)境也在漸漸變化。你說呢？
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