基因驅動：可以快速改造物種的技術
安裝驅動，逆天改命
這項進展迅速的新技術可以永久改變一個種群乃至整個物種的性狀。相信大家都很熟悉孟德爾遺傳定律，在產生後代時，親代的基因有50%的可能傳給後代。但是也存在特殊情況，有一些遺傳成分能夠以更高的概率遺傳給子代。「基因驅動」技術就是利用了這一原理，將特定基因與這些遺傳成分鎖定，從而實現特定基因在種群中的快速擴散，改變整個種群的性狀。
這種技術帶來的好處顯而易見。可以使昆蟲不再傳播疾病，阻止害蟲蠶食農作物，提高珊瑚抗環境壓力的能力，以及阻止入侵物種對生態系統的破壞。然而，研究者們深知，改造甚至消滅一個物種可能產生深遠的影響。所以，他們建立了一系列規定來管理這項技術從實驗室到野外實驗和未來應用的轉移。
研究者們已經花了幾十年時間來探索利用基因驅動來對抗疾病以及解決其他問題。最近幾年，這一領域的研究突飛猛進。這要歸功於CRISPR基因編輯技術的引入，這一技術使得在染色體特定位點插入遺傳物質變得相對容易了。2015年，多篇文章報道了基於CRISPR的基因驅動在酵母、果蠅和蚊子種群內的傳播。還有一項研究實現了蚊子種群內抗瘧原蟲基因的傳播，這在理論上可以限制瘧原蟲的傳播。另一項研究則干擾了另一種蚊群中母蚊的生育能力。
今年，有人開發了一個CRISPR基因驅動體系用於操控小鼠毛色，結果只在雄性小鼠中起作用。即便如此，這一結果也驗證了該技術用於消滅或者改變害鼠或其他對農作物和野生動物造成威脅或傳播疾病的哺乳類物種的可能性。
美國國防部先進研究項目局是最熱衷於這一技術的研究者之一。他們已經在利用基因驅動技術對抗蚊媒疾病和入侵性嚙齒類動物的研究上花了1億美元。蓋茨基金會也在運用基因驅動技術對抗瘧疾的研究上投入了7500萬美元。
雖然前景看似美好，但基因驅動也引出了許多問題。這些基因會不會轉移到其他物種身上呢？從生態系統中完全抹除某個物種會不會有風險呢？這項技術會不會被壞心腸的人利用，比如去擾亂農業發展呢？
為了避免這些可怕的後果，有人開發了一種開關，只有給予某一特殊物質之後基因驅動才會進行。此外，多組科學家也在制定準則來指導基因驅動各期實驗的推進。例如在2016年，美國國家科學院、工程和醫學研究院評估了這類研究並制定了建議。2018年，一個國際大型工作組制定了從實驗室研究到野外釋放的路線圖，包括國防部和蓋茨基金等組織也出席了部分會議。對於在非洲使用基因驅動技術以對抗瘧疾，該工作組也做出了建議，他們認為公共健康安全才是最重要的。
除了降低技術本身的風險外，許多研究者們還希望能夠減少意外和失誤，以避免引起限制性政策。在2017年的一篇關於使用基因驅動來消滅有害哺乳類動物的文章中，來自麻省理工學院的Kevin M. Esvelt以及來自紐西蘭奧塔哥大學的Neil J. Gemmell有些擔憂，他們認為一次國際性的意外事件會使基因驅動研究後退十年甚至更長時間。「單就瘧疾來說，」他們預測道，「後退的代價將會是數以百萬計的本可以挽救的人命。」
註：前面那篇講非洲基因工程蚊的文章，用的應該就是這種技術，不過因為它們不能產生後代，所以不能發揮這種技術的真正實力。
本文譯自 scientificamerican，由譯者 八角 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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