吃货都无法消灭的入侵物种,基因编辑能搞定吗?

作者: 原理

来源: 环球科学

发布日期: 2017-11-24

CRISPR基因编辑技术的基因驱动技术引起了广泛关注,其应用可能用于消灭或控制不想要的物种。然而,该技术面临来自环保人士的反对和自然界抗性的挑战。最新研究强调了基因驱动在野生种群中的高侵入性,并提出了需要更安全的基因驱动技术以用于保育项目。

近年来,CRISPR基因编辑技术的研究发展已初现盛世。最近,它的一项潜在应用引起了保育学家、政策制定者、医疗卫生工作者等人的强烈关注。这项大胆的应用就是所谓的基因驱动技术,它能被用来消灭或控制不想要的物种。基因驱动是一种插入DNA中以改变有性生殖的遗传规则的基因构建技术。而且它可以非常高效,能将从父母给子女传递某一特定性状的几率从50%提高的100%。

目前这一技术还只存在于实验室中,但有许多科学家希望能将它应用于控制(甚至消灭)那些携带疾病的昆虫、以及其他有危害的生物体。

但这一“雄心壮志”目前正遭遇两大阻力,一是来自其他研究员和环保人士的反对,他们担心基因驱动可能会成为一种有着侵入性、并伴随其他意想不到的有害因子,在自然界传播;另一个挑战来自自然界本身,一系列的研究已表明,生物体对基因驱动的抗性可能使它们无法在自然环境下生存很久。

就在上周,两篇来自不同科研小组分别发表了两篇关于基因驱动的最新研究。论文一经刊登,便引发了各界的热烈讨论。一篇是由哈佛大学和麻省理工学院的科学家在11月16日发表的论文,标题为《现有的CRISPR基因驱动系统在野生种群中可能具有高度的侵入性》,它从计算机模拟结果的角度,分析了基因驱动可能具有的强侵入性,着重强调了我们应对CRISPR基因编辑技术采取更谨慎态度的必要性。

另一篇论文是由麻省理工学院的进化学工程师 Kevin Esvelt 和新西兰奥塔哥大学的遗传学家 Neil Gemmell 发表在《PLOS Biology》上的论文,标题为《保育需要安全的基因驱动》,Gemmell 和 Esvelt 研究了能进行自我繁殖的基因驱动系统可能造成的后果,并在文中概述了标准基因驱动处于怎样的风险之中,尤其是对保育工作而言。

为了了解这种基因驱动的有效性以及它们面临的阻力,研究团队从已发布的基因驱动实验中获取果蝇、蚊子和酵母的数据。结果表明,即使只释放少量具有基因驱动的生物体,也会导致明显的侵入性。而且即使导入的基因驱动是最轻微的、最低效的,侵入性也不因此而遏制。

在《PLOS生物学》发表的那篇论文中,Esvelt 和 Gemmell 列举了标准基因驱动在保育项目中能造成的更广泛影响,尤其是那些旨在消除岛屿上的侵入性老鼠以及其他哺乳动物的计划。论文着重强调了我们或许需要一种能将一个基因传播给一个种群,但无法超出这个种群的基因驱动技术。

到目前为止,基因驱动研究还处于初级阶段,离现场实地测试还有一定距离,人们也还尚不清楚驱动在自然环境中能表现出怎样的面貌。科学家很清楚基因驱动的潜力,只是目前这些系统还无法被安全的实施。具体还需要多久?Gemmell 根据他们对果蝇的实验结果推测,或许还需3到5年。但这只是从科学的角度得出的评估,我们还需考虑,基因驱动能否在三五年后通过社会、伦理和法律的认可。

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