基因驅動(gene drive)
通常,當一個生物體繁殖時,某個基因的每個版本只有一半的機會被傳給任何一個後代——一份拷貝來自父母各一方。所以一個新性狀,即便有益,在野外族群中也只能緩慢地、歷經許多世代地傳播,若它真能傳播的話。基因驅動是一種打破這條規則的遺傳把戲:它迫使一個選定的基因被幾乎所有後代繼承,而不是一半,於是該性狀能在短短幾代內席捲整個族群。
現代的CRISPR版本巧妙得驚人。你改造一個生物體,使它的一條染色體不僅攜帶你想要的性狀,還攜帶一個CRISPR編輯器的指令——Cas9加上一段瞄準配對染色體相應位點的嚮導RNA。當這個生物體交配、某個後代繼承了一份驅動拷貝和一份正常拷貝時,內置的CRISPR在目標位點切開正常的那條染色體;細胞通過照驅動染色體複製(同源定向修復)來修復切口,從而把正常拷貝轉換成又一份驅動拷貝。於是幾乎每個後代最終都攜帶這個驅動,而它們各自又對下一代如法炮製。基因就這樣把自己驅動著傳遍整個族群。
其威力真實,其危險亦然。原則上,基因驅動可以讓攜帶瘧疾的蚊子族群崩潰、消滅一個入侵物種,或在害蟲中散布抗病性——這些都是巨大的潛在公共衛生與生態保育收益。但按其設計,它能自我傳播且難以召回:一旦放歸野外,它可能擴散到目標區域或物種之外,帶來我們無法完全預測、也無法輕易撤銷的生態後果。這引出嚴肅的安全、治理與倫理問題,研究者正在積極開發各種保障措施(例如經過設定的若干世代後就熄滅的驅動,或內置的逆轉驅動)。基因驅動是這樣一種工具:它的長處——不可阻擋的傳播——恰恰正是它危險之所在。
把一種基因驅動改造進蚊子、以散布一個阻斷瘧疾的性狀,理論上能在屈指可數的幾代內把該性狀推遍幾乎整個野外族群,而不會被稀釋掉。
它把遺傳的機率從50%改寫到接近100%。
基因驅動的標誌性長處在於它能不可阻擋地自我傳播——這恰恰正是它危險的原因。一旦釋放,它不會理會試驗田的邊界,因此最棘手的問題是生態與治理上的,而非分子生物學上的。