原創(chuàng) 高翔 加美財經(jīng)

《紐約客》雜志近期刊載的一篇文章，介紹了科學家用一種名為CRISPR的基因編輯技術“切割”掉有害物種體內(nèi)的DNA、并拯救瀕危物種的嘗試。但是對于這種技術究竟是造福地球，還是人為改變物種進化，并可能造成更大災難，目前仍有爭議。

圖源：《紐約客》雜志

基因編輯不再是科學家的特權(quán)

在北歐神話中，奧丁是一個極其強大的神，同時也是一個騙子。他只有一只眼睛，為了智慧犧牲了另一只眼睛。在他的眾多才能中，他可以喚醒死者、平息風暴、治愈病人并使敵人失明。他經(jīng)常變身為動物，當他變作蛇時獲得了作詩的天賦，并在不經(jīng)意間把這種天賦傳遞給人們。

位于美國加州奧克蘭的“奧丁公司”是一家銷售基因工程套裝的公司。該公司的創(chuàng)始人喬賽亞·澤納留著短發(fā)、身上有多個穿洞，他的紋身在催促人們“創(chuàng)造美麗的東西”。他擁有生物物理學博士學位，是一個著名的離經(jīng)叛道者。在他眾多引人注目的行為中，他曾讓自己的皮膚產(chǎn)生一種熒光蛋白，在自制的排泄物移植中咽下了一個朋友的大便，并試圖讓自己的一個基因失活，以便他能長出更大的肌肉(他承認，最后這次努力失敗了)。澤納稱自己為基因設計師，并表示他的目標是讓人們在業(yè)余時間獲得改造生命所需的資源。

奧丁的產(chǎn)品從三塊錢的印有“地球生物黑客”的玻璃杯到近兩千美元的“基因工程家庭實驗室套件”，套件包括一臺離心機、一臺聚合酶鏈反應機和一個凝膠電泳盒（凝膠電泳是一種用于大分子，如DNA、RNA、蛋白質(zhì)以及其碎片的分離、分析技術）。我選擇了介于兩者之間的東西：“細菌的CRISPR和熒光酵母組合套件”，花費了209美元（CRISPR是“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”的縮寫，是一種基因編輯技術）。它裝在一個裝飾有該公司標志的紙盒里，這是一棵被雙螺旋圈起來的扭曲的樹。我認為這棵樹代表了北歐神話中的世界樹，它的樹干從宇宙中心升起。

在盒子里，我發(fā)現(xiàn)了各種各樣的實驗工具：移液器吸頭、培養(yǎng)皿、一次性手套，還有幾個裝有大腸桿菌的小瓶，以及我需要重新排列其基因組的所有東西。大腸桿菌被放進了冰箱，旁邊有一塊黃油。其他的小瓶和冰激凌一起放進了冰箱的抽屜里。

到目前為止，基因工程已進入中期階段。1973年第一個轉(zhuǎn)基因細菌出現(xiàn)，1974年轉(zhuǎn)基因老鼠誕生，1983年轉(zhuǎn)基因煙草出現(xiàn)。1994年，第一個被批準供人類食用的轉(zhuǎn)基因食物佳味番茄問世，但幾年后就因不景氣而停產(chǎn)了。相比之下，同一時間出現(xiàn)的轉(zhuǎn)基因玉米和大豆已經(jīng)變得普遍起來。

在過去的十年中，得益于CRISPR技術，轉(zhuǎn)基因工程經(jīng)歷了重要轉(zhuǎn)變，它使生物黑客和研究人員更容易操縱DNA。CRISPR允許用戶剪下一段DNA后禁用受影響的序列或用新的序列進行替換。

這種技術帶來了無限種可能性。加州大學伯克利分校的教授、CRISPR的開發(fā)者之一詹妮弗·杜德娜表示：“我們現(xiàn)在掌握了一種可以按照我們的意愿重寫生命分子的方法。

有了CRISPR，生物學家們已經(jīng)創(chuàng)造出了眾多的生物，不能聞到氣味的螞蟻、擁有超級英雄般肌肉的小獵犬、能抵抗豬瘟的豬、患有睡眠障礙的獼猴、不含咖啡因的咖啡豆、不會產(chǎn)卵的三文魚、不會發(fā)胖的小鼠和基因中含有編碼的細菌，就像埃德沃德·邁布里奇著名的運動中的馬系列照片那樣（埃德沃德·邁布里奇被稱為“現(xiàn)代電影之父”，以使用多個相機拍攝運動的物體而著名，“奔跑中的馬”是他的重要作品，實際上是將一系列照片放在一起運行，從而產(chǎn)生移動的效果）。

兩年前中國科學家賀建奎宣布，他培育出了世界上首例經(jīng)過基因編輯的雙胞胎女嬰，她們的基因經(jīng)過調(diào)整可抵抗艾滋病病毒，不過實際情況尚不清楚。這一消息宣布后，他在深圳被開除學術職務并被判處三年有期徒刑。

我?guī)缀鯖]有遺傳學的經(jīng)驗，從高中開始就沒有做過實驗室的實踐工作。不過，按照奧丁盒子里的說明，在一個周末我創(chuàng)造出了一種新型的生物體。首先，我在一個培養(yǎng)皿中培養(yǎng)了一個大腸桿菌的菌落。然后，我把它浸泡在各種蛋白質(zhì)和儲存在冰箱里的DNA片段中。

這個過程我換掉了細菌基因組的一個 “字母”，用“C”（胞嘧啶）代替了 “A”（腺嘌呤）。由于這一修改，我新改良的大腸桿菌不再害怕鏈霉素這種強力抗生素。雖然在廚房里培養(yǎng)出耐藥的大腸桿菌有些令人驚悚，但我也有了一絲成就感，因此我決定開始做盒子里的第二個項目：將水母的基因插入酵母中以使其發(fā)光。

禍害四方的澳洲蟾蜍

位于吉隆市的澳大利亞疾病防控中心是世界上最先進的高等級生物安全實驗室之一。它位于兩層大門后面，其中第二層大門可以抵御卡車炸彈，有人告訴我它厚重的澆筑混凝土墻足以承受飛機墜毀的沖擊。該個地方有520扇氣鎖門和四層安全防護。

一位工作人員告訴我：“在充滿僵尸的世界末日中，你最想來這里?！敝钡阶罱?，該中心還是澳大利亞動物健康實驗室，其擁有最高的生物安全級別BSL-4，里面儲存著地球上最可怕的動物傳播病原體，包括埃博拉病毒 (電影《傳染病》里曾致謝該實驗室)。

在BSL-4級實驗室工作的人員不能穿自己的衣服進入實驗室，必須在回家前至少要沖淋浴三分鐘。實驗室中的動物們則根本出不來，一位員工對我解釋說：“他們只有死后被焚化爐火化后才能出來?！?/p>

大約一年前，即疫情開始前不久我曾到該中心參觀，它在墨爾本的西南方向，大約一小時車程。吸引我的是一種巨型蟾蜍的實驗，與人們熟知的蔗蟾相似。這種巨型蟾蜍是作為控制害蟲的動物被引入澳大利亞的，但它很快就失去了控制，造成了一場生態(tài)災難。澳大利亞疾病防控中心的研究人員希望能用CRISPR技術把巨型蟾蜍控制住。

分子生物學家馬克·提茲是該項目的負責人，他帶領我參觀該中心。提茲是個身材瘦削的男人，有一頭白發(fā)和一雙閃閃發(fā)光的藍眼睛。和我在澳大利亞遇到的許多科學家一樣，他來自英國。

在研究兩棲動物領域之前，提茲主要從事家禽研究。幾年前，他和中心的一些同事在一只母雞身上植入了水母基因。這個基因與我打算植入酵母的基因類似，帶有一種熒光蛋白。因此在紫外線的照射下，擁有這種基因的雞會發(fā)出一種詭異的光芒。接下來，提茲想出了一個辦法，將熒光基因植入其中使它只遺傳給雄性后代，這樣未孵化的小雞在殼里就可以進行性別鑒定。

提茲知道許多人被轉(zhuǎn)基因生物嚇壞了，他們既反感吃轉(zhuǎn)基因生物，也反對把它們放到自然界中。雖然提茲不是一個挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的人，但他和澤納一樣，認為這些反對者看待事情的方式是完全錯誤的。

“我們有會發(fā)綠光的雞，” 提茲告訴我，“當來自學校的參觀者看到這些雞時，有些孩子會說‘哦，這太酷了。嘿，如果我吃了那只雞，我會變綠嗎？’”我會回答：“你已經(jīng)吃過雞了，對吧？那你長出羽毛和雞嘴了嗎？”

對提茲來說，現(xiàn)在擔心隨處可見的基因問題已為時過晚?！叭绻阌^察澳洲本土的環(huán)境，你會看到桉樹、考拉、笑翠鳥等，什么都有” 他說，“作為一名科學家，我看到的是桉樹、考拉等基因組的多個拷貝，而且這些基因組是相互影響的。然后噗的一下，你突然引入了一個外來的蔗蟾基因組。

它以前從未出現(xiàn)過，它與其他所有基因組的相互作用是災難性的，因為它把其他基因組完全干掉了?！?他接著說，“人們不知道這已經(jīng)是一個經(jīng)過基因改造的環(huán)境。” 入侵物種改變了環(huán)境，相比之下，基因工程師只是在各處改變了一小段DNA。

提茲說：“我們所做的是在兩萬個蟾蜍基因上再增加十來個本來不應該存在的基因，而這十個基因會破壞其他的基因，從而將它們消滅并恢復生態(tài)平衡。人們對分子生物學的傳統(tǒng)疑問是：你是在扮演上帝嗎？顯然不是，通過對生物進化過程的理解，我們試圖去恢復受傷的自然系統(tǒng)?！?/p>

蔗蟾的學名是海蟾蜍，它凹凸不平的棕色皮膚上布滿斑點、四肢粗壯。美國魚類和野生動物管理局的描述特別強調(diào)了它的體型，“是一種巨大的多疣蟾蜍（蟾蜍科）”。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的觀察，“坐在馬路上的大個頭蔗蟾很容易被誤認為是大石頭”。

有記錄以來最大的蔗蟾長15英寸、重6磅，幾乎和一只胖乎乎的吉娃娃犬一樣。在19世紀80年代，布里斯班的昆士蘭博物館中有一只名叫大貝特的蟾蜍，它有9.5英寸長，幾乎和一個餐盤一樣寬。任何能塞進它們超大嘴巴里的東西，如老鼠、狗糧和其他小蔗蟾，它們都不會拒絕享用。

Photo by Lucas van Oort on Unsplash

蔗蟾原產(chǎn)于南美洲、中美洲和德克薩斯州的最南端。在18世紀中葉，它們被引入到加勒比地區(qū)，用于消滅對該地區(qū)經(jīng)濟作物甘蔗有不良影響的甲蟲幼蟲 (甘蔗原產(chǎn)于新幾內(nèi)亞，后經(jīng)引入)。蔗蟾從加勒比地區(qū)被運到夏威夷。1935年，檀香山的一艘載有102只蔗蟾的汽船駛向了澳大利亞。

101只在旅途中存活下來的蟾蜍被送到甘蔗之鄉(xiāng)——昆士蘭東北部的研究站。在一年中，它們產(chǎn)下了超過150萬枚卵 (一只雌性蔗蟾一次最多能產(chǎn)3萬枚卵)，這些小蟾蜍被有意地放入該地區(qū)的河流和池塘中。

這些蔗蟾是否保護了甘蔗尚未可知。吃甘蔗的甲蟲棲息在離地面很高的地方，巨石般大小的兩棲動物抓不到它們。但這對蔗蟾來說并不重要, 它們找到了很多其他的食物， 繁衍出數(shù)量眾多的小蟾蜍。它們從昆士蘭海岸的角落出發(fā)，向北進入約克角半島，向南進入新南威爾士州。在19世紀80年代，它們進入了北領地。2005年，它們到達了領地西部的一個被稱為“中點”的地方，離達爾文市不遠。

旅途中發(fā)生了一些奇怪的事情。在入侵初期，蔗蟾以每年6英里的速度前進。幾十年后，它們以每年12英里的速度前進。到達“中點”時，它們的速度已提高到每年30英里。當研究人員對入侵的蔗蟾個體進行測量時，他們發(fā)現(xiàn)了原因。這些蔗蟾的腿明顯比昆士蘭的蔗蟾長，并且這種特性是可以遺傳的。

《北領地新聞》在頭版以 “超級蟾蜍 ”為標題報道了這則新聞，配圖是一只戴著斗篷的蔗蟾照片?！八呀?jīng)入侵了領地地區(qū)，現(xiàn)在可恨的蔗蟾蜍正在進化?！?該報表示震驚。與達爾文結(jié)論相反，人們可以實時觀察到生物進化。

蔗蟾不僅體型碩大，從人類的角度看它們長得很丑，瘦骨嶙峋的腦袋、一副猥瑣的表情。不過，它們真正讓人 “厭惡”的原因是它們的毒性。當成年蔗蟾被咬傷或感到威脅時，它會釋放出一種乳白色的黏液，里面含有令人心跳驟停的化合物。狗狗經(jīng)常會因此中毒，癥狀包括口吐白沫和心臟驟停。如果人傻傻地吃掉蔗蟾則可能會死掉。

澳大利亞本土沒有毒蟾蜍，事實上這里根本沒有本地的蟾蜍，所以本地動物群無法抵抗它們。蔗蟾的情況與亞洲鯉魚完全相反，入侵的亞洲鯉魚在美國大肆破壞的原因是沒有生物捕食它們，而威脅著澳大利亞的蔗蟾卻是眾多生物的捕食對象。

因捕食蔗蟾而數(shù)量銳減的物種種類繁多，如本地人稱其為“freshies”的淡水鱷魚，可以長到5英尺以上的黃斑巨蜥，石龍子科的北部藍舌蜥蜴，看起來像小恐龍的澳大利亞水龍，常見的致人于死地的毒蛇，有毒的棕伊澳蛇。到目前為止，受害者名單中最瀕危的動物是北部袋鼬，一種可愛的有袋類動物。它們大約有一英尺長，尖尖的臉龐、長有斑點的棕色皮毛。當小袋鼬從母親的育兒袋里出來后，母親就把它們背在背上。

為了減緩蔗蟾繁殖的速度，澳大利亞人想出了良莠不齊的各種辦法。蟾蜍陷阱裝有便攜式揚聲器可播放蔗蟾的歌聲，有人覺得歌聲像撥號音，也有人覺得像馬達的轟鳴聲。

昆士蘭大學的研究人員開發(fā)出一種誘餌，可以引誘蔗蟾的蝌蚪自取滅亡。人們用氣步槍、錘子和高爾夫球桿擊殺它們，故意用汽車碾壓它們，將其凍死在冰箱里，用一種叫HopStop的化合物噴它們，制造商向買家保證這種化合物 “能在幾秒鐘內(nèi)麻醉蟾蜍”，并在一小時內(nèi)將它們殺死。

社區(qū)組織了 “撲滅蟾蜍 ”的民兵。一個名為 “金伯利蟾蜍消滅者 ”的組織建議澳大利亞政府為每消滅一只蟾蜍提供賞金，該組織的口號是“如果人人都消滅蟾蜍，蟾蜍就會被消滅！”

用基因編輯消除蟾蜍體內(nèi)毒素

當提茲對蔗蟾產(chǎn)生興趣的時候，他還從未見過蔗蟾。吉隆位于維多利亞州南部，是蔗蟾還沒有入侵的地區(qū)。在一次會議上，他坐在一位研究兩棲動物的分子生物學家旁邊。后者告訴他，盡管有那么多的消滅方法，蔗蟾還在不斷地蔓延?！八f這真是太可惜了，如果有什么新方法就好了?！?提茲回憶道，“好吧，我坐下來撓了撓頭?！?/p>

提茲繼續(xù)道：“我想毒素是由代謝途徑產(chǎn)生的，這意味著酶肯定有毒素的基因編碼。而我們有工具可以打破基因，也許我們可以消除產(chǎn)生毒素的基因。” 幸運的是，昆士蘭大學的一個由化學家羅伯·卡彭領導的團隊，最近分離出產(chǎn)生毒素的一種關鍵酶。

提茲請來了博士后凱特琳·庫珀來幫助研究，來自馬薩諸塞州庫珀有一頭及肩的棕色長發(fā)，笑起來很有感染力 。以前從來沒有人嘗試過對蔗蟾進行基因編輯，所以由庫珀來想辦法。她發(fā)現(xiàn)蔗蟾卵必須洗凈后用非常細的吸管刺穿，這需要在它們開始分裂之前快速完成。她告訴我：“完善顯微注射技術花了不少時間?！?/p>

作為熱身，庫珀先試著改變蔗蟾的顏色。蔗蟾（以及哺乳動物）的一個關鍵色素基因編碼是酪氨酸酶，它控制著黑色素的產(chǎn)生。據(jù)庫珀推斷，禁用這個色素基因應該會使蔗蟾皮膚的顏色由深變淺。她將一些卵子和精子混合在一個培養(yǎng)皿中，利用顯微注射將CRISPR化合物注入到合成的胚胎中。結(jié)果三只奇異的斑紋蝌蚪出現(xiàn)了，其中一只蝌蚪死掉了，另外兩只雄性的長大成了有斑紋的小蝌蚪。它們被命名為 “斑點”和 “金發(fā)”。提茲告訴我：“當這一切發(fā)生的時候，我絕對是欣喜若狂?！?/p>

接下來，庫珀將注意力轉(zhuǎn)移到“破除 ”蔗蟾的毒性上。蔗蟾將毒藥儲存在肩后的腺體中，起初這種毒藥只是令人作嘔。但受到攻擊時，蟾蜍可以產(chǎn)生卡彭分離出的蟾酥水解酶，這種酶可以將毒液的效力放大一百倍。利用CRISPR，庫珀對第二批胚胎進行編輯，刪除了蟾酥水解酶的基因編碼，結(jié)果這批蔗蟾的毒性變?nèi)酢?/p>

我們聊了一會兒后，庫珀提出讓我看看她的蟾蜍。這需要進入到澳大利亞疾病防控中心內(nèi)部，途經(jīng)很多氣閘門和安全防護層。我們都在衣服外面套上手術服，在鞋子外面套上靴子。庫珀在我的錄音機上噴灑了某種清潔液。一個牌子上寫著“隔離區(qū)，違者重罰”。我想最好不要提及奧丁和我做的很不安全的基因編輯實驗。

門外是一個已消毒的谷倉，大小不一的圍欄里滿是動物。這種氣味介于醫(yī)院和寵物園之間。在一堆裝有老鼠的籠子附近，無毒的蟾蜍正圍著一個塑料水箱跳來跳去。這十幾只蟾蜍大約十周大，每只長約3英寸。庫珀說：“你看，它們非?；顫?。”

水箱里裝滿了所有蟾蜍想要的東西：假植物、一盆水、一盞太陽燈。我想起了蟾蜍館，“充滿了各種現(xiàn)代化設施”。其中一只蟾蜍伸出舌頭抓住了一只蟋蟀。“它們可以吃進任何東西”，提茲說，“它們會吃同類，一只大蟾蜍會把一只小蟾蜍當作午餐”。在澳大利亞的鄉(xiāng)下，一群無毒的蟾蜍大概不會存活太久。有些會成為淡水鱷魚、蜥蜴或毒蛇的午餐，其余的會被已經(jīng)在這片土地上生活的上億只毒蟾蜍淘汰。

提茲認為它們可以被用在教育領域。對袋鼬的研究表明，可以訓練有袋類動物遠離蔗蟾。給它們喂食摻有催吐劑的蟾蜍腿，它們就會把蟾蜍與惡心聯(lián)系起來，學會避開它們。根據(jù)提茲的說法，無毒的蟾蜍將是更好的訓練工具：“如果它們被捕食動物吃了，捕食動物會生病但不致死，這樣捕食動物會想‘我再也不吃蟾蜍了?！?/p>

Photo by National Cancer Institute on Unsplash

在用無毒蟾蜍訓練袋鼬或用于其他目的之前，無毒蟾蜍需要獲得各種政府許可。當我去拜訪時，庫珀和提茲還沒有開始著手申請這些許可，但他們已經(jīng)在考慮用其他方法來完善。庫珀認為，也許可以對蟾蜍卵上產(chǎn)生凝衣的基因進行修改，從而使蟾蜍卵無法受精。

提茲說：“當她向我描述這個想法時，我當時就覺得‘太棒了! ’ 如果我們能逐步消除它們的生育能力，那堪稱完美。”

在離無毒蟾蜍幾英尺遠的地方，“斑點”和“金發(fā)”正坐在自己的水箱里，欣賞著面前的一幅精致的熱帶風景圖。它們差不多一歲了，已經(jīng)完全長大且腹部有厚厚的肉卷，就像相撲選手一樣。

“斑點”的皮膚大部分是棕色的，有一條淡黃色的后腿；“金發(fā)”的身上斑點更多，后腿發(fā)白、前肢和胸前有淡淡的斑點。庫珀戴著手套把“金發(fā)”從水箱里拉了出來，她認為它 “很漂亮”。它立即在她身上尿尿，似乎不懷好意地笑著。在我看來，只有基因工程師才會喜歡它的臉。

重塑生命的CRISPR技術

根據(jù)孩子們在學校學到的標準版遺傳學，遺傳像是擲骰子。比方說，一個人（或一只蛤蟆）從他母親那里得到了一個版本的基因A，從他父親那里得到了這個基因的競爭版本A1。那么他的任何一個孩子將有相等幾率繼承一個A或A1，以此類推。隨著每一代的誕生，A和A1將依據(jù)概率定律傳承下去。

就像學校里教的其他東西一樣，這個說法只有一部分是真的。有的基因遵守規(guī)則，有些則不遵守規(guī)則。叛逆的基因會以狡猾的方式選取對自己有利的規(guī)則：干擾競爭基因的復制、為增加遺傳幾率而多次復制自己、操縱形成卵子和精子的減數(shù)分裂過程。

這種打破規(guī)則的基因被稱為 “驅(qū)動力”, 即使它們沒有任何適應優(yōu)勢或?qū)嶋H增加了適應成本，它們被遺傳的概率超過50%，而一些特別利己的基因被遺傳的概率超過90%。據(jù)觀察，驅(qū)動基因潛伏在很多生物中，比如蚊子、面粉甲蟲和旅鼠，如果有人花心思去尋找，還可以在更多的生物中找到它們。最成功的驅(qū)動基因是很難被發(fā)現(xiàn)，因為它們已經(jīng)把其他變異基因驅(qū)趕得無影無蹤了。

自19世紀60年代以來，生物學家一直夢想著利用基因驅(qū)動的力量來推動基因。這個夢想在CRISPR技術的幫助下已經(jīng)實現(xiàn)。起源于細菌的CRISPR技術在細菌中發(fā)揮著免疫系統(tǒng)的作用。擁有 “CRISPR位點”的細菌可以將病毒的DNA片段整合到自己的基因組中，它們利用這些片段來識別潛在的攻擊者，就像打手勢一樣。然后它們釋放與CRISPR相關的酶(Cas)，這種酶就像小刀子將入侵者關鍵的DNA切掉，使其喪失功能。

遺傳工程師改造了CRISPR-Cas系統(tǒng)，以編輯任何他們想要的DNA序列。他們還發(fā)現(xiàn)了如何誘導受損序列將外來DNA縫合到自己身上（我的大腸桿菌就是這樣用胞嘧啶代替腺嘌呤的）。由于CRISPR-Cas系統(tǒng)是一個生物結(jié)構(gòu)，它也有DNA編碼。這是創(chuàng)造基因驅(qū)動的關鍵。將CRISPR-Cas基因植入生物體，生物體就可以通過編程對自身進行基因重編程的任務。

2015年，哈佛大學的一群科學家宣布，他們利用這種自我反射的技巧在酵母中創(chuàng)造了一種合成基因驅(qū)動力 (由一些奶油色和紅色的酵母產(chǎn)生的菌落，在幾代之后都變?yōu)榧t色)。

三個月后，加州大學圣地亞哥分校的研究人員又宣布，他們用了相似的技術在果蠅中創(chuàng)造了一種合成基因驅(qū)動力（通常果蠅是棕色，而驅(qū)動力推動一種白化病的基因，使其后代變?yōu)辄S色）。七個月后，圣地亞哥與加州大學歐文分校的的研究人員一起宣布，他們在攜帶瘧疾的按蚊中創(chuàng)造了一種基因驅(qū)動。

如果說CRISPR擁有“重寫生命分子 ”的能力，那么合成基因驅(qū)動則會使這種能力成倍增加。如果圣地亞哥的研究人員釋放了他們的黃色果蠅，假設這些蒼蠅在校園的某個垃圾箱周圍找到了配偶，它們的后代也會是黃色的。假設這些后代存活下來并成功交配，它們的后代也會是黃色的。從紅木林到灣流水域，這種特性會不可避免地繼續(xù)傳播下去，直到黃色果蠅遍布全國。

而果蠅的顏色并沒有什么特別之處。至少從原理上，任何植物或動物中的任何基因都可以被編成對自己有利的遺傳基因。這包括那些本身已經(jīng)被修改過的基因，或者從其他物種那里借來的基因。例如，有可能設計出一種將破損的毒素基因在蔗蟾中傳播的驅(qū)動力。也許有一天能為珊瑚創(chuàng)造出一種耐高溫的基因驅(qū)動力，以抵抗全球變暖。

在一個合成基因驅(qū)動的世界里，人類與自然、實驗室與野外之間的邊界已變得非常模糊，甚至消失了。在這樣的世界里，人們不僅決定了進化發(fā)生的條件，原則上來看人們還可以決定結(jié)果。

第一個安裝上CRISPR輔助基因驅(qū)動的哺乳動物肯定是老鼠。小鼠是所謂的 “模型生物”。它們繁殖速度快且易于飼養(yǎng)，人們已深入研究其基因組。

保羅·托馬斯是研究老鼠的先驅(qū)。他的實驗室位于阿德萊德的南澳大利亞健康與醫(yī)學研究所，這是一棟彎曲的建筑，上面覆蓋著尖銳的金屬板 (阿德萊德人稱其為 “奶酪研磨機”，我覺得它更像一只踝龍)。2012年，當?shù)谝黄訡RISPR作為基因編輯工具的論文發(fā)表，托馬斯就認識到它可以帶來變革。他告訴我：“我們直接采用了它?！币荒曛畠?nèi)，他的實驗室就利用CRISPR對一只患有癲癇的小鼠進行了基因編輯。

當?shù)谝黄P于合成基因驅(qū)動的論文發(fā)表后，托馬斯再次采用了它?！俺鲇趯RISP和老鼠遺傳學的興趣，我無法抵抗開發(fā)這項技術的誘惑?！彼f，“我們沒有多少資金，所以是根據(jù)一種油性抹布的氣味來做實驗，而這些實驗是相當昂貴的。”最初他只想看看能否讓這項技術發(fā)揮作用。

據(jù)托馬斯說，當他還“只是涉獵 ”這項技術的時候，一個自稱GBIRD的團體聯(lián)系了他。這個縮寫讀作 “gee-bird”，代表著 “入侵性嚙齒動物的基因生物控制”，該組織的理念可以描述為莫羅博士加入“地球之友”環(huán)保組織（注：莫羅博士是是英國作家赫伯特·喬治·威爾斯的創(chuàng)作的長篇小說，創(chuàng)作于1896年。小說講述了普一名叫做莫羅的科學家，利用自己掌握的科學知識和科技力量，利用器官移植和變形手術等一系列驚世駭俗，前所未聞的實驗創(chuàng)作了新的動物物種）。

其網(wǎng)站上寫著：“和你一樣，我們希望為子孫后代保護這個世界，希望是存在的?！?網(wǎng)站上有一張信天翁雛鳥深情地凝視著母親的照片。

GBIRD請托馬斯幫忙設計一種非常特殊的老鼠基因驅(qū)動力——抑制驅(qū)動力，用來擊敗自然選擇。它的目的是傳播一種有害的性狀來消滅一個種群。英國的研究人員已經(jīng)為岡比亞按蚊設計了一種抑制驅(qū)動力，目標是在非洲放生改造后的蚊子。

托馬斯告訴我，設計一種自我抑制的老鼠有多種方法，大多數(shù)都與性有關。他特別熱衷于“X粉碎者老鼠 ”的想法。和其他哺乳動物一樣，老鼠有兩條決定性別的染色體：XXs是雌性，XYs是雄性。

精子攜帶一條單條染色體X或Y?！癤粉碎者老鼠 ”是指經(jīng)過基因編輯的老鼠，它所有的X型精子都有缺陷?！叭绻阍敢獾脑?，一半的精子失去繁殖能力，”托馬斯解釋說，“它們不能再發(fā)育了，這樣只剩下Y型精子，所以后代都是男性?！?以此類推，把粉碎指令放在Y染色體上，老鼠只生兒子。每一代中，性別不平衡的現(xiàn)象就會越來越嚴重，直到?jīng)]有雌性可以繁衍后代。

托馬斯說，研究老鼠的基因驅(qū)動工作比他設想的要慢。不過，他認為十年之內(nèi)會有人做出成果。它可能是一個X粉碎者，也可能是一個充滿想象的設計方案。數(shù)學模型表明，有效的抑制驅(qū)動力會非常高效，如果在島上放出100只基因驅(qū)動老鼠，幾年內(nèi)它們可以將5萬只普通老鼠的數(shù)量降為零?！斑@很引人注目，”托馬斯說，“這是最好的情況，它是一個有價值的目標?！?/p>

人們常說，我們生活在人類世（18世紀至今，由于人類活動引起環(huán)境和氣候變化的時期），這是一個由人類對地球的影響所定義的新地質(zhì)時代。這個新時代的特征之一是世上嚙齒動物的重新分布。在人類定居或到達過的地方，都有老鼠的身影，它們往往造成不好的影響。

太平洋鼠曾僅存在于東南亞。大約3000年前開始，出海的波利尼西亞人把它帶到每一個太平洋的島嶼上。它掀起了一波又一波的破壞，造成上千種鳥類死亡。后來，歐洲殖民者將船鼠帶到這些和許多其他島嶼上，進一步加劇了滅絕浪潮，其影響延續(xù)至今。在20世紀60年代，船鼠到達了新西蘭的大南角島，當時的博物學家們目睹了這場屠殺。盡管他們付出了巨大的努力，但島上特有的三個物種——一種蝙蝠和兩種鳥類還是滅絕了。

家鼠起源于印度次大陸，現(xiàn)在它遍布熱帶至極地附近。根據(jù)《老鼠遺傳學》的作者李·西爾弗的說法，“只有人類的適應能力能和它們相比（有人覺得人類適應能力還不如老鼠）”。在合適的環(huán)境下，老鼠也一樣兇猛且同樣致命。位于非洲和南美洲中間的戈夫島，是世界上最后兩千對特里斯坦信天翁的繁殖地。島上安裝的攝像機記錄了成群的家鼠攻擊信天翁雛鳥并將其生吞活剝的場景。加拿大生物保護學家亞歷克斯·邦德曾寫道：“在戈夫島工作就像在鳥類創(chuàng)傷中心工作?！?/p>

過去幾十年來，對付入侵嚙齒類動物的首選武器是溴鼠靈，這是一種誘導內(nèi)出血的抗凝血劑。可以將溴鼠靈加到餌料中，然后由飼養(yǎng)者投放，也可以手持噴灑或從空中投放(先把一個物種運到世界各地，再從直升機上投毒)。已有數(shù)百個無人居住的島嶼以這種方式除鼠，這樣的行動幫助許多瀕危物種恢復生機，包括新西蘭坎貝爾島一種不會飛的藍綠色小鴨子和一種灰色的吃蜥蜴的蛇。

從嚙齒類動物的角度來看，溴鼠靈的缺點非常明顯：內(nèi)部出血死亡是緩慢而痛苦的過程。從生態(tài)學家的角度來看這也有弊端，非目標動物經(jīng)常會吃掉誘餌或吃過餌料的嚙齒動物。這樣一來，毒藥會在食物鏈中蔓延開。而如果僅有一只懷孕的老鼠存活下來，它很容易就可以通過繁殖重新占領島嶼。

基因驅(qū)動的老鼠會避免這些問題。影響將是有針對性的，也不會再有流血致死的現(xiàn)象。也許最好的辦法是將基因驅(qū)動嚙齒類動物放在有人居住的島嶼上，顯而易見，從空氣中投放抗凝劑在這里是不受歡迎的。

但往往解決了一個問題會帶來新的問題，在這種情況下，新問題是更大的?；蝌?qū)動技術被比作庫爾特·馮內(nèi)古特的 “冰九”（庫爾特·馮內(nèi)古特在《貓的搖籃》中虛構(gòu)的固態(tài)水的變形），一個碎片就足以凍結(jié)世界上所有的水。類似的，一個逍遙法外的X粉碎者老鼠恐怕會產(chǎn)生相同的寒蟬效應“鼠九”。

為了防范馮尼古特式的災難，人們提出了各種自動防故障方案，名稱有殺手救援、多位點分類和雛菊鏈等。所有這些方案都有一個基本的、充滿希望的前提：需要設計出一種有效但不超級有效的基因驅(qū)動力。

這樣的驅(qū)動力可能被設計成在幾代之后就會耗盡，或者它可能與一個基因變異體相連，而這個基因變異體只限于一個島上的單一種群。也有人建議，如果一個基因驅(qū)動力確實以某種方式變異了，那么可以向世界發(fā)出另一個以 “Cas9觸發(fā)的鏈式消融 ”（或追捕序列）為特征的基因驅(qū)動力來追捕它。還有什么出錯的可能性呢？

當我在澳大利亞的時候，我想走出實驗室、走到鄉(xiāng)下去。我想如果能看到北方袋鼬，一定會很有趣。從網(wǎng)上找到的照片中，它們看起來非常可愛，有點像迷你獾。但當我四處打聽的時候，我才知道觀察袋鼬需要豐富的專業(yè)知識和大把的時間。如果能找到那些令它們致死的兩棲動物，就容易找到袋鼬。一天晚上，我和一位名叫林·施瓦茲科普夫的生物學家一起去獵蟾蜍。

施瓦茲科普夫來自加拿大，是捕蟾陷阱的發(fā)明者之一。因此我們先去她在詹姆斯?庫克大學的辦公室看一看這個裝置。那是一個和烤爐差不多大小的籠子，有扇塑料門。當她打開陷阱的小喇叭時，辦公室里響起了蟾蜍的叫聲。

“即使距離遙遠，雄性蟾蜍也會被任何聽起來像蟾蜍的東西所吸引，” 她告訴我，“如果它們聽到發(fā)電機的聲音就會去找它。” 詹姆斯·庫克大學位于昆士蘭北部，也就是蟾蜍最初被引入的地區(qū)。施瓦茲科普夫覺得我們能在大學校園內(nèi)找到一些蟾蜍。我們綁上頭燈走到外面。

當時是晚上9點，除了我們兩個人和一家在附近跳躍的沙袋鼠外，這里已經(jīng)沒有人了。我們在附近徘徊了一會兒，尋找蟾蜍眼中閃爍的危險光芒。在我開始失望時，施瓦茨科普夫在樹葉堆里發(fā)現(xiàn)了一只蟾蜍。她一撿起蟾蜍就立即確定它是雌性的。

“它們不會傷害你，除非你讓它們很難受?！?她邊說邊指著像兩個袋子的蟾蜍毒腺，“這就是為什么你不應該用高爾夫球桿打它們。如果你打到腺體，毒液就會噴出來。如果毒液進入你的眼睛，你就會失明幾天。”

我們又在附近逛了一圈。施瓦茨科普夫注意到天氣很干燥，蟾蜍可能缺少水分?！八鼈兿矚g像空調(diào)設備那樣滴水的東西?！痹谝蛔f溫室附近我們又發(fā)現(xiàn)了兩只蟾蜍，有人最近在這里用水管澆水。施瓦茨科普夫翻開一個腐爛的、大小和形狀都像棺材的箱子?！罢业綄毩?！”她說道。在大約四分之一英寸的渾水里有數(shù)不清的甘蔗蟾蜍，有些坐在別的蟾蜍身上。我以為它們會試圖逃跑，相反它們只是坐在那里，不受干擾。

拯救錯誤還是加速毀滅？

基因編輯蔗蟾、家鼠和船鼠的最有力的論據(jù)也是最簡單的：還有什么其他選擇呢？這時的選擇不是在過去和現(xiàn)在之間，而是在現(xiàn)在和將來之間，而現(xiàn)在和將來往往是一無所有。這就是北部袋鼬、坎貝爾島不會飛的藍綠色小鴨子、安提瓜賽車手灰棕色的蛇和特里斯坦信天翁的情況。如果堅持對自然的嚴格解釋，這些以及成千上萬的其他物種都將消失。在這一點上，拒絕非自然的基因編輯并不能讓自然回歸。

1969年，《全球概覽》的編輯斯圖爾特·布蘭德在聲明中寫道：“我們就像神一樣，也許會做得很好?！弊罱瑸榱嘶貞谶M行的全球轉(zhuǎn)型，布蘭德對他的聲明進行了修改：“我們就像神一樣，必須要做好它?！辈继m德與他人一起成立了一個名為 “復興與恢復”的組織，其使命是 “通過拯救基因的新技術來提高生物多樣性”。在該組織支持的項目中，有一個致力于復活候鴿的項目。他們的想法是通過重組這種鳥類的近親帶尾鴿的基因來逆轉(zhuǎn)歷史。

更接近目標的是致力于讓美國栗樹復活的行動。這種樹曾經(jīng)在美國東部很常見，但因板栗枯萎病而徹底滅絕了（枯萎病是1900年前后傳入北美的一種真菌病原體，殺死了近40億棵栗子樹）。紐約雪城環(huán)境科學和林業(yè)學院的研究人員創(chuàng)造了一種對枯萎病免疫的轉(zhuǎn)基因栗子樹，其免疫關鍵是從小麥中植入了一個基因。因此，這種被認為是轉(zhuǎn)基因的樹在未獲得聯(lián)邦許可前不能種植到自然界中。所以這種抗枯萎病的樹苗，目前只能種在溫室和圍墻內(nèi)。

CRISPR目前仍存在爭議。圖源：New Scientist

如提茲所言，我們不斷地將基因轉(zhuǎn)移到世界各地，通常是以整個基因組的形式。這就是板栗枯萎病最初到達北美的原因：它是從日本進口的亞洲板栗樹上攜帶進來的。如果我們可以通過多轉(zhuǎn)移一個基因來糾正我們先前的悲劇性錯誤，那么我們不應該還給美國栗樹這個人情嗎？擁有“改寫生命分子 ”的能力讓我們有了這項義務。

當然，反對這種干預的論據(jù)也很有說服力。在“拯救 ”基因的背后，許多改變世界的錯誤行動也來自于這種干預行為(例如蔗蟾)。為糾正先前的生物干預而設計的生物干預歷史，就像蘇斯博士的故事《戴帽子的貓回來了》。貓在浴缸里吃完蛋糕后，被要求把浴缸清理干凈：

你知道他是怎么做到的嗎？

用媽媽的白裙子!

現(xiàn)在浴缸里變得很干凈了，

但她的衣服變臟了!

20世紀50年代，夏威夷的農(nóng)業(yè)部決定進口有著食人蝸牛之稱的玫瑰色狼蝸，以便控制20年前作為花園裝飾品引入的巨型非洲蝸牛。然而食人蝸牛并不捕食巨型蝸牛，相反它們吃光了幾十種夏威夷特有的小型陸地蝸牛，這就是威爾遜所說的 “滅絕雪崩”。

威爾遜對布蘭德的回應是: “我們不是神。我們還沒有足夠的意識和智慧來做任何事情?！?/p>

英國作家、活動家保羅·金斯諾斯是這樣說的: “我們就像神一樣，但我們沒有擅長于此. . . .我們是洛基（北歐神話中的惡作劇之神），為了取樂而殺戮美麗。我們是薩圖恩（羅馬神話中的農(nóng)業(yè)之神），吞噬著我們的孩子?！?/p>

他還說過: “有時什么都不做比有所作為更好，有時情況恰恰相反?！?/p>

原標題：《用基因編輯技術拯救瀕危物種，是亡羊補牢還是雪上加霜？》

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