對一種基因工程技術的研究正在迅速發展,該技術可以永久性地改變一個種群甚至整個物種的特徵。這種方法使用基因驅動——遺傳因子,它可以從父母傳遞給異常大量的後代,從而相當迅速地在種群中傳播。基因驅動自然發生,但也可以透過工程改造,這樣做可能在許多方面對人類有益。這項技術有可能阻止昆蟲傳播瘧疾和其他可怕的感染,透過改變攻擊植物的害蟲來提高作物產量,使珊瑚對環境壓力產生抵抗力,並阻止入侵植物和動物破壞生態系統。然而,研究人員深刻地意識到,改變甚至消除一個物種可能會產生深遠的影響。作為回應,他們正在制定規則,以管理基因驅動從實驗室轉移到未來的田間試驗和更廣泛的應用。
幾十年來,研究人員一直在考慮利用基因驅動來對抗疾病和其他問題的方法。近年來,CRISPR基因編輯技術的引入推動了這項工作,該技術使得將遺傳物質插入染色體上的特定位置變得容易。2015年,幾篇論文報道了基於CRISPR的基因驅動在酵母、果蠅和蚊子中的成功傳播。一項演示表明,抗瘧疾寄生蟲的基因驅動透過蚊子種群傳播,理論上應該限制寄生蟲的傳播。另一項研究干擾了不同蚊子物種的雌性生育能力。
今年,一個CRISPR基因驅動系統在小鼠身上進行了測試,試圖操縱毛色。該程式僅在雌性中有效。即便如此,結果支援了這樣一種可能性,即該技術可能有助於消除或改變威脅作物或野生動物或傳播疾病的入侵小鼠或其他哺乳動物種群。
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國防高階研究計劃局(DARPA)是熱衷於這項技術的投資者之一。它已投入1億美元用於基因驅動研究,旨在對抗蚊媒疾病和入侵齧齒動物。比爾及梅琳達·蓋茨基金會已投資7500萬美元成立一個研究聯盟,致力於利用基因驅動來對抗瘧疾。
儘管基因驅動前景廣闊,但也引發了許多擔憂。它們是否可能意外地跳躍到野生環境中的其他物種並擾亂它們?從生態系統中消除特定物種的風險是什麼?惡意方是否可能將基因驅動用作武器,例如,干擾農業?
為了避免這種可怕的前景,一個團隊發明了一種開關,必須透過輸送特定物質才能開啟,基因驅動才能工作。與此同時,多個科學家團隊正在制定協議,以指導基因驅動測試的每個階段的進展。例如,2016年,美國國家科學、工程和醫學院審查了這項研究,併為負責任的做法提出了建議。2018年,一個大型國際工作組制定了處理從實驗室研究到田間釋放的研究路線圖。該小組(其部分會議有來自DARPA、蓋茨基金會或其他機構的觀察員參加)以基因驅動在非洲控制瘧疾的用途為模型制定了建議,該小組表示,在非洲,公共衛生效益可能是最大的。
除了限制技術本身的風險外,許多研究人員還希望避免可能導致公眾或政策強烈反對的事件和失誤。在2017年一篇關於使用基因驅動消除有害哺乳動物的潛在用途的文章中,麻省理工學院的凱文·M·埃斯維爾特和紐西蘭奧塔哥大學的尼爾·J·傑梅爾擔心,一次國際事件可能會使研究倒退十年或更長時間。“僅就瘧疾而言,”他們預測,“這種延誤的代價可能以數百萬本可預防的死亡人數來衡量。”