瘧疾是由攜帶瘧原蟲(chóng)的蚊子叮咬而引起的一種疾病，是當(dāng)今人類(lèi)的最大殺手之一。為將瘧疾病人從痛苦中拯救出來(lái)，科學(xué)家與之死磕了數(shù)十載。我國(guó)科學(xué)家屠呦呦研制出的青蒿素就是一種非常有效的瘧疾治療藥物。

不過(guò)，雖然科學(xué)家采用藥物療法已取得了一定成績(jī)，使得瘧疾的死亡率大幅降低，但是，這些方法卻不能完全消滅瘧疾。在一些地區(qū)，瘧疾依然十分猖獗。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，在撒哈拉沙漠以南的非洲貧困地區(qū)，每年都有將近2億人染上這種疾病，數(shù)十萬(wàn)人因此喪命，且70%以上都是未滿5歲的幼童。

消滅瘧疾，讓其從地球上徹底消失成了一些科學(xué)家追求的終極目標(biāo)。

CRISPR剪刀修剪蚊子

由于撒哈拉地區(qū)瘧疾的主要傳播媒介是岡比亞按蚊，一些生物學(xué)家打起了改造蚊子的主意，致力于培育不會(huì)傳播瘧疾的蚊子。他們想用這種方法切斷瘧疾傳播的途徑，從而終止瘧疾的發(fā)生。

這個(gè)主意聽(tīng)起來(lái)不錯(cuò)，但要實(shí)現(xiàn)談何容易？

讓蚊子不攜帶瘧疾是非常困難的。所以，科學(xué)家需要從奇妙的生物體自身來(lái)尋找靈感。

在遺傳學(xué)的發(fā)展中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些“自私的基因”。這種基因會(huì)用盡一切手段，想方設(shè)法在生物體中保存下來(lái)，存在于細(xì)菌中的一種叫CRISPR/Cas9-gRNA的基因組就是一種“自私的基因”。

CRISPR像一把剪刀，能夠在一個(gè)RNA分子的指示下，對(duì)任何目標(biāo)基因組進(jìn)行修剪。利用它，科學(xué)家可以剪下一段基因，再換上一段新的，甚至可以對(duì)基因中的單個(gè)堿基進(jìn)行編輯。比如，可以利用CRISPR減掉蚊子基因中的一段，然后再換上抗瘧的基因這樣的外源基因，這樣就把一只普通蚊子轉(zhuǎn)變成了一只新型的抗瘧蚊子。

2012年，這種CRISPR的基因修改工具進(jìn)入了人們的視野。研究者發(fā)現(xiàn)，可以將CRISPR用作一種快速、精準(zhǔn)、簡(jiǎn)單地修改基因的工具。而且，與其他基因編輯技術(shù)相比，CRISPR能使基因組更有效地發(fā)生變化。這個(gè)工具幾乎適用于所有物種。

多虧了CRISPR，生物學(xué)家終于有了幾只不帶瘧疾的轉(zhuǎn)基因蚊子?？蓜e高興得太早，僅僅幾只而已。將野外成千上萬(wàn)的攜帶瘧疾的蚊子全部變成這種健康的轉(zhuǎn)基因蚊子，才算是解決問(wèn)題。那么，該如何做呢？

起初，生物學(xué)家想順其自然。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在自然環(huán)境中，釋放一群不帶瘧疾的轉(zhuǎn)基因蚊子，然后不去干預(yù)，被動(dòng)地等待轉(zhuǎn)基因蚊子自我繁殖，使野外蚊群全部轉(zhuǎn)化為新型蚊種。

可是，要達(dá)到全部轉(zhuǎn)化為新型蚊種的效果，幾只不帶瘧疾的轉(zhuǎn)基因蚊子很難做到。因?yàn)樗鼈兊暮蟠€是有不帶轉(zhuǎn)基因蚊子，要真正產(chǎn)生效果，至少需要釋放10倍數(shù)量的轉(zhuǎn)基因蚊子。也就是說(shuō)，如果一座小鎮(zhèn)上有1萬(wàn)只攜帶瘧疾的蚊子，那么，要將當(dāng)?shù)氐奈米尤扛淖兂刹粩y帶瘧疾的蚊子的話，生物學(xué)家至少需要再向小鎮(zhèn)釋放10萬(wàn)只轉(zhuǎn)基因蚊子。這個(gè)數(shù)量太驚人了，即使能達(dá)到預(yù)期效果，小鎮(zhèn)上多了10多倍的蚊子，隨之而來(lái)的恐怖的蚊蟲(chóng)叮咬問(wèn)題，想必小鎮(zhèn)居民也一定不會(huì)同意。

既然順其自然的方法行不通，那就得另辟蹊徑了。

更強(qiáng)大的基因驅(qū)動(dòng)

2016年，美國(guó)哈佛大學(xué)的一名叫做凱文·恩斯福爾特的生物學(xué)家在使用CRISPR工具進(jìn)行基因編輯時(shí)突發(fā)奇想，想試試如果將CRISPR加入到轉(zhuǎn)基因蚊子的基因中，即讓轉(zhuǎn)基因蚊子的基因帶有CRISPR這把剪刀，讓其繼續(xù)遺傳下去會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果。

我們知道，按照生物學(xué)基本定律孟德?tīng)栠z傳學(xué)，當(dāng)雌雄兩體進(jìn)行交配時(shí)，其后代會(huì)繼承父母各自一半的基因。也就是說(shuō)，當(dāng)一只基因是aa的白眼蚊子與另一只基因是aB（B為抗瘧基因）的紅眼蚊子親密接觸時(shí)，它們的后代將有以下幾種基因組合類(lèi)型：aa、aB、aa和Ba。

如果像凱文·恩斯福爾特想的那樣，B上不僅有抗瘧基因，還有剪刀CRISPR，那么，由于CRISPR的對(duì)位剪切作用，無(wú)論是aB，還是Ba最終都會(huì)變成BB。這意味著，具有剪切基因能力的轉(zhuǎn)基因B的后代全部被剪成了有抗瘧基因并攜帶剪刀的蚊子，而不帶剪刀的轉(zhuǎn)基因蚊子的后代是一半對(duì)一半。這樣一代代遺傳下去，轉(zhuǎn)基因B最終將替換掉全部a基因，占據(jù)絕對(duì)的主導(dǎo)地位。一句話，在轉(zhuǎn)基因上加上CRISPR，我們就獲得了永久的基因修改工具，轉(zhuǎn)基因終有一天會(huì)主導(dǎo)整個(gè)物種。

當(dāng)美國(guó)生物學(xué)家安東尼·詹姆斯將2只帶CRISPR的抗瘧基因的紅眼蚊子放進(jìn)一個(gè)裝有30只白眼蚊子的試驗(yàn)盒中，讓它們自由繁殖兩代時(shí)，3800只蚊子后代全部變成了紅眼！傳播速率難以置信的快，這正是此裝置的精妙絕倫之處。

由于恩斯福爾特創(chuàng)造的CRISPR基因裝置驅(qū)動(dòng)了性狀的快速傳播，這種基因處理方法被稱為“基因驅(qū)動(dòng)”。它打破了孟德?tīng)柕倪z傳定律，將不可能變成了可能。

亦喜亦憂

基因驅(qū)動(dòng)是十分強(qiáng)大的的基因工程技術(shù)工具，它的使用前景異常誘人。

我們可以利用基因驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)使得整個(gè)物種發(fā)生變化。只要在1%的瘧蚊身上使用含有抗瘧疾基因的基因驅(qū)動(dòng)裝置，生物學(xué)家預(yù)計(jì)在短短一年之內(nèi)，所有瘧蚊就能獲得新的基因，然后成為無(wú)害蚊子，即瘧疾在一年之內(nèi)可以被根除。人類(lèi)將會(huì)從這項(xiàng)越來(lái)越成熟的技術(shù)中獲益匪淺。

另外，如果你想消滅入侵物種，比如美國(guó)五大湖中的亞洲鯉魚(yú)，只要使用基因驅(qū)動(dòng)讓魚(yú)群只繁殖雄性后代就能做到。幾代之后雌性鯉魚(yú)將不復(fù)存在，這樣鯉魚(yú)種群便會(huì)隨之消失。一言不合就滅掉整個(gè)物種，理論上是可行的，可以用基因驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)滅掉對(duì)本地物種有威脅的入侵物種。

然而，基因驅(qū)動(dòng)不光具備改造世界的能力，同樣具有毀滅世界的能力。所以，它也有令人擔(dān)憂的一面。

利用基因驅(qū)動(dòng)改變的諸多新性狀，傳播效率非常高，會(huì)飛速地讓每個(gè)個(gè)體都染上新性狀，以至于不經(jīng)意間逃出實(shí)驗(yàn)室的樣本都可能在短時(shí)間內(nèi)引起野外整個(gè)種群的巨大改變。

這樣可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，比方說(shuō)一些攜帶只繁殖雄性后代基因驅(qū)動(dòng)的亞洲鯉魚(yú)，偶然從美國(guó)五大湖被帶回了亞洲的情形，這可能會(huì)讓整個(gè)亞洲鯉魚(yú)種群滅絕。鑒于現(xiàn)在世界頻繁而緊密的交流程度，此類(lèi)情況是很有可能發(fā)生的，當(dāng)初物種入侵不就是這樣出現(xiàn)的嗎？

另外，基因驅(qū)動(dòng)不一定被限制在科學(xué)家所謂的靶物種上，因?yàn)橄嗨频奈锓N之間偶爾會(huì)彼此進(jìn)行雜交。如果發(fā)生了雜交，那極有可能基因驅(qū)動(dòng)會(huì)突破物種限制，使得亞洲鯉魚(yú)影響到其他類(lèi)型的鯉魚(yú)。

更為可怕的，這種能培育含有基因驅(qū)動(dòng)的有機(jī)體的技術(shù)，實(shí)施門(mén)檻特別低，世界上任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究人員都能完成。本科生可以做，甚至在設(shè)備齊全的情況下，有天賦的高中生也可以做。這就相當(dāng)可怕了。

魔高一尺道高一丈

有趣的是，許多科學(xué)家在看待基因驅(qū)動(dòng)時(shí)都顯得比較寬容，極少人視基因驅(qū)動(dòng)為洪水猛獸，因?yàn)樗灿凶约旱木窒蕖?/p>

首先，基因驅(qū)動(dòng)的方法只能用于有性生殖的物種，性狀只有不停繁衍才會(huì)被廣泛傳播，這意味著它對(duì)繁衍周期長(zhǎng)的物種殺傷力要小得多。換句話說(shuō)，在短時(shí)間內(nèi)，這種方法只會(huì)讓繁殖周期比較短的物種滅絕，比如對(duì)昆蟲(chóng)或者類(lèi)似于鼠類(lèi)或者魚(yú)類(lèi)的小型脊椎動(dòng)物等，而對(duì)于大象或者人類(lèi)這樣繁衍周期長(zhǎng)的哺乳動(dòng)物，則需要更長(zhǎng)時(shí)間，比如數(shù)百年才會(huì)達(dá)到同樣的目的。

其次，即使已經(jīng)有了CRISPR，想要制造一個(gè)真正可以引發(fā)物種滅絕的遺傳性狀，也不是件簡(jiǎn)單的事。

如果有一天，一個(gè)恐怖分子考慮制造一種果蠅，讓它們以新鮮水果而并非腐爛水果為食，打算以此摧毀某國(guó)的農(nóng)業(yè)。那么，他先要搞清楚控制果蠅擇食的是哪個(gè)基因，而這就已經(jīng)是非常復(fù)雜的科研項(xiàng)目了。不僅如此，他還要用修改內(nèi)部基因的方法去改變果蠅外在的習(xí)性，這將是更加復(fù)雜的研究項(xiàng)目，失敗幾率相當(dāng)大，很可能傾盡所有之后，白忙一場(chǎng)，因?yàn)榛蚩刂菩袨榈臋C(jī)制無(wú)比復(fù)雜。與其如此麻煩，這個(gè)恐怖分子還不如直接炸毀目標(biāo)來(lái)得痛快。

現(xiàn)在，世界上許多組織已經(jīng)開(kāi)始規(guī)范基因驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)行為，并制定相應(yīng)的約束措施?？茖W(xué)家在做實(shí)驗(yàn)時(shí)一直異常小心，并且他們開(kāi)始想新的方法來(lái)降低基因驅(qū)動(dòng)的危險(xiǎn)系數(shù)，比如用一些方法讓基因驅(qū)動(dòng)進(jìn)行自我調(diào)控，或者設(shè)定基因驅(qū)動(dòng)的“自毀程序”，使其在幾代之后自動(dòng)消失。

雖然行動(dòng)意味著危險(xiǎn)，但是原地踏步或許更加致命，因?yàn)榧词刮覀儾蛔?，外部環(huán)境也在漸漸變化。你說(shuō)呢？