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為什麼基因驅動技術無法根除疾病和害蟲?

即使作為一項拯救萬民的技術,也會遭遇道德、法律和實操層面的阻礙。

《經濟學人》,2017年10月11日,A.B.

credit:123RF

在有性繁殖生物中,後代從父母獲得其中一方遺傳特徵的概率通常是50%。

基因驅動作為DNA技術的一個分支,主要研究從基因層面干預生物後代的遺傳特性。如果一種生物的遺傳基因偏向於複製某種特性,那麼在幾代繁殖之後很可能會只剩下單一特性的後代。早在半個世紀前,科學家們在研究基因驅動技術時就發現了這一秘密;很快有研究者提出,可以運用這一技術干預有害生物的後代特徵,以達到根除疾病和害蟲的目的。例如,通過改造蚊子的基因,使其後代無法攜帶瘧疾病原體,從而在微觀層面根除瘧疾。如果更進一步,使用基因驅動技術促使雌性蚊子不育,就可以促使這一物種徹底滅絕。可是為什麼目前仍然沒有上述基因驅動技術的應用實例呢?

早期的基因驅動研究焦點,在於人工合成自動導向核酸內切酶。這種酶可以攜帶基因遺傳特徵,進入生物染色體後,增加特定遺傳特徵在後代出現的概率。起初,這類基因改造工程在人類生育篩選(如生殖細胞干預)操作中並不太成功。直到2015年,加州大學聖迭戈分校的瓦倫提諾·格蘭仕和伊森·拜爾,使用一種新的基因編輯工具,代號CRISPR-Cas9,成功在果蠅的基因組中安置基因驅動。

CRISPR-Cas9的成功案例,引起社會各界對於基因驅動技術新的擔憂。在基因驅動技術向全世界推廣前,必須經過慎重的研究審核。首先,針對某種生物的基因驅動改造體一旦向外界釋放,很可能在短時間內達到滅絕特定物種的效果。而這一結果,目前仍然是不可逆轉的。因此,研究者正在開發基因驅動中止功能,以防將來後悔莫及。其次,儘管普通民眾都希望害蟲死光光,一些生態學家還是擔心滅絕特定物種的副作用弊大於利。比如說,滅絕攜帶瘧疾的蚊子,也會影響以蚊子為食的生物及其後代的生長發育。再次,目前世界各國對於在領土範圍內使用基因驅動技術的態度尚不明確。為了規避隱含風險,基因驅動技術最好在與世隔絕的無人小島上小面積試驗。最後,根據今年初在《影響因子》中發布的一項研究指出,通過基因驅動實現滅絕瘧疾病原體的實驗進行得並不順利,相當一部分改造基因並沒有發揮作用。就像害蟲和病原體通過進化抵禦殺蟲劑和抗生素那樣,基因驅動技術也遇到了生物細胞的排斥反應。而這一抵抗過程,遠比研究者設想的反應時間要短得多。

儘管目前困難重重,基因驅動技術的前途仍然一片光明。一些研究人員正致力於開發滅絕瘧疾和蚊子、減少鼠類雌性後代等基因驅動技術。還有科研人員正在培育一種轉基因白爪老鼠,這類生物可以免疫萊姆病菌,從而減少疾病傳播途徑,進而降低感染人類的概率。基因驅動技術還將在紐西蘭政府的2050年施政計劃中大顯身手,用以控制該國日益泛濫的老鼠、白鼬和負鼠的數量。然而,正如上文《影響因子》提到的案例那樣,人類對抗自然演化是一個艱難的征途。生命自有一套法則,去闡釋「侏羅紀公園」的劇情。


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