袁越

假如有個(gè)心懷鬼胎的外星人來(lái)到地球，打算把人類(lèi)變成自己的奴隸，他會(huì)怎么辦呢？一個(gè)辦法就是先制造一個(gè)“奴隸基因”，將其植入到某人的基因組中，然后把他（或她）放到社會(huì)上去，任其結(jié)婚生子，慢慢把這個(gè)“奴隸基因”擴(kuò)散到整個(gè)人類(lèi)種群當(dāng)中去。

這個(gè)辦法聽(tīng)上去似乎不錯(cuò)，但真的可行嗎？讓我們來(lái)做個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算。已知一個(gè)孩子的基因組一半來(lái)自父親，一半來(lái)自母親，所以這個(gè)“奴隸基因”只有50%的可能性會(huì)傳給某個(gè)孩子。為了便于計(jì)算，讓我們假設(shè)這個(gè)被外星人改造過(guò)的人只生了兩個(gè)孩子，那么最大的可能是只有一個(gè)孩子攜帶“奴隸基因”，攜帶率為50%。

再假設(shè)這兩個(gè)孩子長(zhǎng)大后分別找一個(gè)健康人結(jié)婚生子，又分別生下了兩個(gè)孩子，那么按照上述方式計(jì)算，第二代這4個(gè)孩子當(dāng)中，只有一個(gè)孩子攜帶有“奴隸基因”，另外3個(gè)孩子都是健康的，攜帶率降到了25%。依次類(lèi)推，第三代8個(gè)孩子當(dāng)中仍然只會(huì)有一個(gè)孩子攜帶“奴隸基因”，攜帶率進(jìn)一步降到了12.5%。

換句話說(shuō)，這個(gè)外星人的計(jì)劃是不太可能成功的，因?yàn)檫z傳規(guī)律決定了一個(gè)新基因很難在種群中擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，除非這個(gè)基因能讓攜帶者具備某種生存優(yōu)勢(shì)。比如，如果攜帶“奴隸基因”的人會(huì)變得非常有魅力，因此而生下了更多的孩子，那么下一代當(dāng)中這個(gè)基因的攜帶率就會(huì)比正常值多那么一點(diǎn)點(diǎn)。這樣慢慢積累下來(lái)，最終該基因就會(huì)取代原來(lái)的等位基因，成為新常態(tài)，這就是生物進(jìn)化的機(jī)制。

但是，這個(gè)機(jī)制卻給人類(lèi)操控自然種群帶來(lái)了很多困難。比如，為了對(duì)付瘧疾，有人曾經(jīng)設(shè)想把一個(gè)自殺基因?qū)雮鞑ク懠驳奈米臃N群當(dāng)中，讓其自行滅絕。但這樣的基因顯然不具備生存優(yōu)勢(shì)，按照上文的邏輯，這個(gè)基因是很難在野生蚊子種群中自主地?cái)U(kuò)散開(kāi)來(lái)的，必須設(shè)法將其“驅(qū)動(dòng)”起來(lái)。

為了解決這個(gè)“基因驅(qū)動(dòng)”（Gene Drive）的難題，科學(xué)家們想出過(guò)很多辦法，但要么操作難度太大，要么效果不太理想，一直很難付諸實(shí)踐。2012年，有人發(fā)明了一種名為CRISPR-Cas9的基因編輯技術(shù)，可以在活細(xì)胞內(nèi)對(duì)特定的基因片段進(jìn)行編輯。這項(xiàng)技術(shù)很快就被應(yīng)用于生物學(xué)研究的各個(gè)方面，基因擴(kuò)散自然也包括在內(nèi)。

2014年，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）的兩位遺傳學(xué)家在《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表論文，報(bào)告了一種基于CRISPR-Cas9的新方法，在果蠅身上實(shí)現(xiàn)了基因的定向驅(qū)動(dòng)，而且效率相當(dāng)高。

這個(gè)方法解釋起來(lái)有點(diǎn)復(fù)雜，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是通過(guò)基因編輯技術(shù)，把受精卵當(dāng)中來(lái)自健康一方的那條染色體也變成這個(gè)特殊基因的攜帶者。這樣一來(lái)，只要雌雄雙方有一方攜帶了這個(gè)外源基因，那么它們生下的后代就全都攜帶這個(gè)基因了，而不是遺傳學(xué)規(guī)則預(yù)言的只有50%。

5月22日，德國(guó)國(guó)家分子醫(yī)學(xué)中心內(nèi)一名研究人員用CRISPR-Cas9技術(shù)做研究

這篇論文發(fā)表后引起了轟動(dòng)，但果蠅畢竟是低等生物，高等哺乳動(dòng)物不一定可行，于是兩位科學(xué)家決定在小鼠身上進(jìn)行類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。2018年7月4日，一家專(zhuān)門(mén)刊登論文預(yù)印本的網(wǎng)站bioRxiv刊登了他倆撰寫(xiě)的新論文，證明這套基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在小鼠身上也可以工作，只是效率要比昆蟲(chóng)低一些。

消息一經(jīng)披露，立刻引發(fā)了一場(chǎng)關(guān)于科學(xué)倫理的大討論。有人認(rèn)為這項(xiàng)研究將為恐怖分子提供一種新式基因武器，幫助他們?cè)谌巳褐袛U(kuò)散某種有害基因，就像前文所說(shuō)的外星人奴隸養(yǎng)成計(jì)劃一樣。不過(guò)這篇論文的作者指出，起碼從目前來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)不太可能做到這一點(diǎn)，因?yàn)檫@套系統(tǒng)還不夠穩(wěn)定，小鼠繁殖幾代之后就很有可能失去活性。

雖然有可能被壞人濫用，但這項(xiàng)技術(shù)在抑制有害生物物種方面還是很有潛力的，尤其是擅長(zhǎng)傳播各種傳染病的蚊子，非常適合運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)加以定點(diǎn)清除。所以，這項(xiàng)技術(shù)雖然有些爭(zhēng)議，但研究的步伐并沒(méi)有因此而放緩。

讓我們拭目以待吧。