本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
在漫威電影宇宙中，復仇者們在大銀幕上戰鬥，數學似乎很簡單。美國隊長等於好，滅霸等於壞。美國隊長等於正確，滅霸等於錯誤。美國隊長是由科學設計的，而瘋狂泰坦使用魔法來重新設計銀河系。
真的是這樣嗎？如果我們審視這兩個角色，他們所做的選擇，他們的來歷以及他們的所作所為，那麼誰才是真正站在科學一邊呢？
為了回答這個問題，我們必須進入基因編輯領域，在這裡我們遇到了聽起來像 1950 年代 B 級電影的東西：CRISPR！一篇發表在 2015 年的 《自然新聞》文章 甚至用了 B 級電影的標題“CRISPR，顛覆者”。但是，雖然 CRISPR 聽起來像科幻、宇宙般的詞彙，但它實際上來源於地球上最古老生命體——細菌的內部運作。
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關於大腸桿菌基因組中序列模式的謎題始於 1987 年，並在 1995 年進一步加深，當時發現其他微生物也表現出相同的“成簇的規則間隔的短迴文重複序列”模式。這一長串詞語誕生了首字母縮略詞“CRISPR”。
因此，這個令人費解的序列有了一個名稱，但是它做什麼？它為什麼會存在？在 2007 年，丹麥科的食品科學家注意到 CRISPR 代表來自攻擊細菌的病毒的 DNA。與您的免疫系統維護一份要攻擊的病原體“命中列表”類似，CRISPR 代表了細菌免疫反應的古老部分，可以在病毒入侵期間進行即時識別和靶向。所有這一切都很好也很實用，但如果 CRISPR 所能做的只是幫助識別入侵者，那麼它就不會如此“復仇”。它還需要能夠攻擊入侵者。
這就是 CRISPR 相關 (Cas) 蛋白大放異彩的地方，這些蛋白始終在 DNA 中 CRISPR 序列附近發現。科學家在 2012 年意識到，CRISPR 可以用於有史以來最偉大的生物攻擊任務：基因編輯。Cas 蛋白進入並切碎病毒攻擊者的 DNA，從而破壞病毒並阻止其複製。Cas9 是最常用的酶，來自化膿性鏈球菌——這種細菌臭名昭著，會導致鏈球菌性喉炎。
如果是基因缺失，則修復 DNA 鏈，或者可以插入新的序列（可能對生物體有益或有害）來改變宿主基因組。最近的發現，例如 CRISPR-Cas3 甚至更強大。Cas3 不會切碎 DNA，而是會擦除大片 DNA。如果可以實現對擦除邊界的精確控制，則這對於基因編輯具有更大的威力和前景。
在胚胎（卵子或精子）細胞中使用這些程式可以使“編輯”成為遺傳密碼的一部分，該密碼作為“遺傳特徵”傳遞給下一代。只要您知道正確的序列——指導 RNA——給 Cas9，您就可以在任何基因組中進行剪下貼上工作。
這既令人興奮又令人恐懼。在 2019 年，使用 CRISPR 對單個人類細胞的 DNA 進行了 13,200 次令人難以置信的記錄變更。
CRISPR 的這種潛在力量引發了有史以來最受激烈辯論的生物醫學倫理問題之一。有人呼籲暫停使用 CRISPR 編輯人類種系——那些像精子和卵細胞一樣將遺傳資訊傳遞給下一代的細胞。一些團體無視這些呼籲，繼續前進，並使用人類胚胎作為試驗床，以確定該技術的效果如何。
它確實有效，但存在一些問題。與引導 RNA 相關的靶向錯誤給出了“脫靶重複”。這意味著，它遠沒有精確到足以在人類中常規使用，並表明該技術在臨床應用中可能為時過早。儘管如此，在 2018 年 11 月 28 日，來自中國廣東南方科技大學的研究人員 賀建奎 透露，他違反了全球倫理協議和監管監督，對兩個人類胚胎進行了體外基因編輯。
在我們的現實中，爭議仍在繼續，但是在漫威宇宙的虛構世界中，使用基因編輯將虛弱的史蒂夫·羅傑斯轉變為超人超級士兵美國隊長，這沒有任何爭議。肌生長抑制素基因缺失以獲得超能力？檢查。APOE 用於預防痴呆症？檢查。BDNF 用於增強記憶力？檢查。IGF2R 用於計算戰鬥中的關鍵難題？檢查並檢查。如果這種生物學上的修補有助於疾病或增強人類與復仇者聯盟並肩作戰，那麼大多數人對此都沒有問題。
但是，CRISPR 是一種雙向的技術，既有好的一面，也有壞的一面。這裡的壞處是滅霸可能如何使用基因編輯來實現他消滅宇宙一半生命的目標。CRISPR 方法可用於建立和啟用“基因驅動”機制，該機制可以影響給定種群內的整個物種。在基因驅動的情況下，改變可能包括故意用突變為功能失調和病理性的錯誤基因“感染”種群。這絕對聽起來像是滅霸工作的一部分！
在整個生物種群中傳播基因突變通常需要很長時間，因為一對染色體上的突變只會遺傳給一半的後代。但是，使用 CRISPR 的基因驅動會產生有針對性的突變，然後將其複製到每一代的每個配對染色體中。突變在整個種群中傳播得非常快。雖然它不如滅霸在 復仇者聯盟：無限戰爭 中使用無限手套“一擊”瞬間殺死銀河系一半的生命那麼快，但在生物學意義上它仍然非常快。
在我們的現實中，在一個季節內，基因驅動可用於席捲並摧毀攜帶瘧疾或西尼羅河病毒的整個蚊子種群。這將構成傳染病控制的巨大進步。分子生物學家關注引導 RNA 的脫靶傾向。危險在於，引導 RNA 本身可能會在連續幾代傳遞的過程中發生突變。這將導致靶向基因組的其他區域，然後這些區域將在種群中迅速蔓延，造成不可預見的後果。但是，它還會擾亂捕食者與獵物之間的相互作用，因為消滅整個種群會破壞這種相互作用，並可能導致整個生態系統的普遍崩潰。
這使我們想到了科學的本質。科學發現並不像我們認為的漫威電影宇宙中的角色那樣有好壞之分。發現並不關心你的意圖。一旦獲得知識，就可以以許多發現者從未打算甚至想象過的方式使用它。與知識相伴的智慧需要時間來獲得，而我們常常不耐煩等待。
進化的生態系統生活在有機平衡中。這種平衡是透過所有物種和生態系統內所有生命的相互作用來維持的。如果我們認為漫威描繪的宇宙是一個宏觀生態系統，那麼滅霸試圖消滅一半生命的行為不僅不會像他認為的那樣為倖存者帶來更好的生活，還會導致生物世界的徹底崩潰。消除一半的生物體會破壞連線所有物種的關係網路。
同樣，在我們當前的現實中，我們可能不瞭解我們決定的含義，但我們仍然會這樣做，因此當我們開始使用基因驅動之類的東西時，可能會在不知不覺中給我們的自身和相關生態系統帶來毀滅。
已故的偉人斯坦·李說：“能力越大，責任越大。”他談論的是蜘蛛俠的起源故事，但是這句話應該在我們每天做出的每個決定中引起所有人的共鳴。科學進步支援產生美國隊長所需的基因工程，並支援滅霸的災難性和邪惡計劃的手段。
在剛剛上映的電影 復仇者聯盟：終局之戰 中，冒險實施一項有風險的拯救銀河系的計劃可能是可以的，但在現實生活中，基因編輯不是在玩遊戲。我們不應該因為我們認為這樣做是正確的就僅僅去做我們能做的事情，而是需要停下來，反思並履行與我們不斷增長的力量相稱的責任。