一把“剪刀”就能滅整個物種？

楚云汐

瘧疾是由攜帶瘧原蟲的蚊子叮咬而引起的一種疾病，是當今人類的最大殺手之一。為將瘧疾病人從痛苦中拯救出來，科學家與之死磕了數十載。我國科學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，瘧疾依然十分猖獗。據世界衛生組織統計，在撒哈拉沙漠以南的非洲貧困地區，每年都有將近2億人染上這種疾病，數十萬人因此喪命，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家追求的終極目標。

CRISPR剪刀修剪蚊子

由于撒哈拉地區瘧疾的主要傳播媒介是岡比亞按蚊，一些生物學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，從而終止瘧疾的發生。

這個主意聽起來不錯，但要實現談何容易？

讓蚊子不攜帶瘧疾是非常困難的。所以，科學家需要從奇妙的生物體自身來尋找靈感。

在遺傳學的發展中，科學家發現了一些“自私的基因”。這種基因會用盡一切手段，想方設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，對任何目標基因組進行修剪。利用它，科學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。研究者發現，可以將CRISPR用作一種快速、精準、簡單地修改基因的工具。而且，與其他基因編輯技術相比，CRISPR能使基因組更有效地發生變化。這個工具幾乎適用于所有物種。

多虧了CRISPR，生物學家終于有了幾只不帶瘧疾的轉基因蚊子。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基因蚊子，才算是解決問題。那么，該如何做呢？

起初，生物學家想順其自然。簡單地說，就是在自然環境中，釋放一群不帶瘧疾的轉基因蚊子，然后不去干預，被動地等待轉基因蚊子自我繁殖，使野外蚊群全部轉化為新型蚊種。

岡比亞按蚊

基因驅動

可是，要達到全部轉化為新型蚊種的效果，幾只不帶瘧疾的轉基因蚊子很難做到。因為它們的后代還是有不帶轉基因蚊子，要真正產生效果，至少需要釋放10倍數量的轉基因蚊子。也就是說，如果一座小鎮上有1萬只攜帶瘧疾的蚊子，那么，要將當地的蚊子全部改變成不攜帶瘧疾的蚊子的話，生物學家至少需要再向小鎮釋放10萬只轉基因蚊子。這個數量太驚人了，即使能達到預期效果，小鎮上多了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。

更強大的基因驅動

2016年，美國哈佛大學的一名叫做凱文·恩斯福爾特的生物學家在使用CRISPR工具進行基因編輯時突發奇想，想試試如果將CRISPR加入到轉基因蚊子的基因中，即讓轉基因蚊子的基因帶有CRISPR這把剪刀，讓其繼續遺傳下去會產生什么結果。

我們知道，按照生物學基本定律孟德爾遺傳學，當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，而不帶剪刀的轉基因蚊子的后代是一半對一半。這樣一代代遺傳下去，轉基因B最終將替換掉全部a基因，占據絕對的主導地位。一句話，在轉基因上加上CRISPR，我們就獲得了永久的基因修改工具，轉基因終有一天會主導整個物種。

當美國生物學家安東尼·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。

由于恩斯福爾特創造的CRISPR基因裝置驅動了性狀的快速傳播，這種基因處理方法被稱為“基因驅動”。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

基因驅動是十分強大的的基因工程技術工具，它的使用前景異常誘人。

我們可以利用基因驅動的方法來使得整個物種發生變化。只要在1%的瘧蚊身上使用含有抗瘧疾基因的基因驅動裝置，生物學家預計在短短一年之內，所有瘧蚊就能獲得新的基因，然后成為無害蚊子，即瘧疾在一年之內可以被根除。人類將會從這項越來越成熟的技術中獲益匪淺。

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，它也有令人擔憂的一面。

利用基因驅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，以至于不經意間逃出實驗室的樣本都可能在短時間內引起野外整個種群的巨大改變。

這樣可能會產生嚴重后果，比方說一些攜帶只繁殖雄性后代基因驅動的亞洲鯉魚，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。鑒于現在世界頻繁而緊密的交流程度，此類情況是很有可能發生的，當初物種入侵不就是這樣出現的嗎？

另外，基因驅動不一定被限制在科學家所謂的靶物種上，因為相似的物種之間偶爾會彼此進行雜交。如果發生了雜交，那極有可能基因驅動會突破物種限制，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動的有機體的技術，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，甚至在設備齊全的情況下，有天賦的高中生也可以做。這就相當可怕了。

魔高一尺道高一丈

有趣的是，許多科學家在看待基因驅動時都顯得比較寬容，極少人視基因驅動為洪水猛獸，因為它也有自己的局限。

首先，基因驅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，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，比如數百年才會達到同樣的目的。

其次，即使已經有了CRISPR，想要制造一個真正可以引發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業。那么，他先要搞清楚控制果蠅擇食的是哪個基因，而這就已經是非常復雜的科研項目了。不僅如此，他還要用修改內部基因的方法去改變果蠅外在的習性，這將是更加復雜的研究項目，失敗幾率相當大，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雜。與其如此麻煩，這個恐怖分子還不如直接炸毀目標來得痛快。

現在，世界上許多組織已經開始規范基因驅動的實驗行為，并制定相應的約束措施。科學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動的危險系數，比如用一些方法讓基因驅動進行自我調控，或者設定基因驅動的“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，外部環境也在漸漸變化。你說呢？