隨著地球進入人類世紀元，其生物多樣性正搖搖欲墜地處於災難的邊緣——島嶼物種受到的打擊尤其嚴重。大約80%的有記錄的滅絕事件發生在島嶼上，並且40%的世界瀕危和受威脅物種是島嶼居民。研究人員表示，這些滅絕的主要原因是入侵的齧齒動物——老鼠和小鼠偷偷登上船隻，然後在沒有天敵的島嶼上迅速繁殖，並且經常找到像蛋和幼年野生動物這樣的自助餐。雖然有幾種方法可以清除這些入侵者，但最有效的方法是滅鼠劑。但是，這些毒藥既不能有效地部署在人口稠密的島嶼上，也不能在居民不贊成使用它們的地方使用。而且毒藥不加區分，在殺死不需要的害蟲的同時也殺死了它們本應保護的本地物種。
但是，現在一種名為基因驅動的有爭議的新策略提供了一種極其高效的解決方案，透過引入轉基因生物，這些生物旨在在野生種群中傳播一種選定的性狀，例如產生不育的後代。科學家、政府官員和其他相關方上週在檀香山舉行的國際自然保護聯盟（IUCN）世界自然保護大會上辯論了這一想法。
“基因驅動透過扭曲遺傳以支援自身而發揮作用，”大會參與者、麻省理工學院生物化學家、該領域主要研究人員之一凱文·埃斯維爾特說。當兩個生物繁殖時，它們的後代自然有 50% 的機會從父母中的任何一方繼承特定的基因。基因驅動將這些機會增加到 50% 以上。經過連續幾代，該基因“驅動穿過”一個種群，直到大多數個體都擁有它。埃斯維爾特說，基因驅動已經在我們所知的幾乎所有物種中自然發生，研究人員近一個世紀以來一直在構想如何利用這種現象。但是現在，科學家們終於有了一種工具，使他們能夠比以往任何時候都更精確、更有效地利用基因驅動的力量：CRISPR–Cas9，這是一種經濟實惠且易於使用的基因編輯工具，使科學家能夠極其精確地修改生物體的基因組。
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2014 年，埃斯維爾特和其他人發表了一篇論文，首次概述了 CRISPR 可能用於基因驅動的潛在方法。埃斯維爾特說：“它使得在幾乎任何有性繁殖的生物體中都可行。” 例如，研究人員可以修改大鼠基因組，使其包含女性生育所必需的基因的破壞版本，並將其中一些大鼠引入島嶼。它們會與野生大鼠交配，它們的所有後代都將繼承該破壞的基因。當這些後代隨後與更多的野生大鼠交配時，它們的後代也將全部繼承它。只要有足夠的時間，整個雌性種群都會變得不育，老鼠也會滅絕。“移除入侵物種幾乎就像按下島嶼的重置按鈕，”島嶼保護組織的發言人希思·帕卡德說。該非政府組織的既定使命是透過從島嶼上清除入侵物種來防止滅絕。
但這說起來容易做起來難。“我們試圖處理的島嶼的規模和範圍正在突破當前技術的界限，”島嶼保護組織的專案主管卡爾·坎貝爾說，該技術通常涉及使用抗凝血劑滅鼠劑。齧齒動物已被引入世界上大約80%的島嶼，坎貝爾說，目前的做法僅對其中約 10% 的島嶼有用。在研究和評估潛在的新策略時，坎貝爾和他的同事提出了在島嶼上使用基因驅動的論點。可以實施驅動系統來解決女性不育問題，或者使小鼠更有可能產生不育的雄性後代，最終導致所有雄性齧齒動物種群滅絕。這種系統可以想象地應用於像紐西蘭這樣大的島嶼，紐西蘭最近宣佈其到 2050 年擺脫入侵性捕食者的目標。
與此同時，夏威夷大學馬諾阿分校的生物學家弗洛伊德·裡德一直在研究一種不同的驅動系統，稱為亞優勢，以防止引入夏威夷的庫蚊將禽瘧疾傳播給瀕危鳥類，包括夏威夷吸蜜鳥。該技術涉及向環境中釋放足夠多的轉基因蚊子，直到它們佔總人口的 50% 以上。一旦人口達到該閾值，自然選擇就會有利於改良的蚊子。最終，野生蚊子會滅絕，取而代之的是改良的蚊子。在這種系統中，可以對蚊子進行基因改造，使其無法傳播瘧疾寄生蟲或無法繁殖。到目前為止，裡德已經在果蠅中建立了概念驗證，果蠅是世界各地實驗室中常用的模型物種。但是，在實驗室中建立基於亞優勢的庫蚊基因驅動進展緩慢。進展可能甚至不足以拯救吸蜜鳥。他說，除非採取一些措施，“五年內，我們至少會失去另一個物種。”
基因驅動解決方案顯然帶來了一些嚴重的問題。幸運的是，基於亞優勢的系統應該可以透過將足夠多的野生蚊子放回種群中，從而比較容易地使後代恢復到原來的未修改狀態。但是，某些最強大的基因驅動形式很難控制或逆轉，如果沒有適當的生物安全機制，它們理論上可能會超出目標種群傳播，從而影響整個物種。“任何人都不應該構建這樣的驅動系統來解決保護問題。現在還為時過早。我們瞭解得不夠多，”埃斯維爾特說，他補充說，“儘管我是該領域的領導者，但我可能是基因驅動最主要的科學批評者。”
裡德也發出了謹慎的警告。“它具有潛力，但有些技術我們需要非常謹慎，”他說。包括簡·古道爾和大衛·鈴木在內的一批知名國際活動家釋出了一封信，與 IUCN 會議同時進行，公開反對在生態和道德方面釋放他們所謂的“滅絕種族基因”。簽字人包括克萊爾·卡明斯，一位作家和美國農業部前律師。“現有的監管框架根本無法干預這項技術，”她說，並補充說，“這裡有一些強烈的道德和倫理問題，但這是非常新的。這是一個真正讓我們提出正確問題的機會。”
事實上，當埃斯維爾特在 2014 年撰寫論文概述該技術的可能用途時，他的團隊還發表了第二篇論文，明確呼籲美國和國外的監管改革。亞利桑那州立大學的生物學家吉姆·柯林斯召集了一組專家來探索今年早些時候基因驅動技術的潛在應用，他贊同埃斯維爾特的說法，即“我們需要不同的安排。目前實行的[法規]是不夠的。”
幸運的是，時間還很充裕。即使安全地進行基因驅動的實地測試是可能的，至少還需要 5 到 10 年的時間。“這是一項將非常強大的技術，任何非常強大的技術都需要非常謹慎地處理，並在公開透明的情況下進行開發，”埃斯維爾特說。“但這還不是現在。”