人类具有改变大自然的能力,这是我们物种几千年来的一个特点,现在,这项能力已经向前迈出了一大步。

  我们改变生命遗传学的能力,以前只局限于家养动物,如牲畜和农作物。现在它延伸到了整个生物圈,包括我们自己。

  全球范围内的基因工程,是科幻小说的梦想,有时也是噩梦。但现在,这个可能性已经到来。第一次,关于“大规模地快速转变整个生态系统”的讨论,不再是假想。

  上周,来自加州大学圣迭哥分校和加州大学欧文分校的科学家们宣布,他们制备出了转基因的蚊子品种,不仅可阻断疟疾寄生虫感染,而且还能将其抗疟基因传播到整个物种。在一些地区,一个季节可能就足以改变种群。疟疾每年导致长千上万人死亡,因此,其潜在效益是明显的。其他蚊子传播的疾病,也可能通过这种方式得以控制。

  基因工程除了对抗疾病之外,还有可能非常容易地向其他野生物种、以及农场动物和栽培植物中,引入想要的遗传修饰。你可以想象,用基因工程使海藻变得更加多产,成为生物燃料的一个来源,抗病牛……等等。

  但是,对于隐患和错误的担忧也很普遍。来自以往生态破坏的教训,仍然萦绕在科学家和伦理学家的心里。

  当人们有意或无意地将一个物种迁移到一个非本土的环境中时,有时会造成意想不到的灾难。如果没有天敌,入侵物种可能失去控制,并产生不受欢迎的影响。非洲化蜜蜂在美国北部的传播、在关岛的蛇和在澳大利亚的兔子,都是引入物种造成不可挽回的伤害的例子。

  对于人类来说,科幻小说中不乏关于改造人类的可怕故事,无论是通过遗传学手段还是通过社会制约。

  科学家说,他们认识到了潜在的隐患,并在实验室里遵守保护措施。他们请求其他科学家、政府和非政府组织,讨论如何以及是否应该使用这项技术。

  在一月份,美国La Jolla的J. Craig Venter研究所(JCVI)将召集这些团体举办研讨会。接着,将有更多的会议,制定之前人们从来不需要的规则和道德准则。问题包括:在哪里使用这项技术?如何得到当地居民的同意?可能出什么错,以及如何处理它?

  JCVI首席运营官Robert Friedman指出,看来这项技术将进行分期评估。实验室测试后,将进行现场试验,以检查该测试在室外设置中如何起作用。但是,必须考虑关于如何处理这项技术的许多问题。

  Friedman说:“研讨会本身将集中在昆虫,而不仅仅是昆虫传播的人类疾病。它也将重点放在基因驱动技术在农业中的潜在应用。”

  人类已经到达了这一点,因为经过几十年的基因工程,科学家已经设计出一种可靠的方法,推动人造基因变化通过野生种群。称为基因驱动的这项技术,已经与强大的基因编辑技术(称为CRISPR-Cas9)结合为一体。

  在传统的育种过程中,来自于相对较少改性生物的基因,往往被淹没在更大的、没有改性基因的种群中。这就是为什么矮腿猎犬的繁殖必须严格加以控制,以保持品种的不同。

  基因驱动通过增加每一代的改性基因数目,改变了这个程式。从父亲遗传的一种修饰基因,会积极地将这一改变,传递到遗传自母亲的相应基因中。在理想情况下,随着每一代,基因的频率几乎加倍。

  这个概念至少在2003年就出现过,但在大约四年之前CRISPR技术变得可用之后,就很快不见了。

  随着这一技术的即将到来,以及在实验室以外的潜在应用,2014年4月,由哈佛大学医学院的George Church带领的遗传工程学家,写了一个警示性的评论发表在《Science》杂志上。该评论警告潜在的危险,并敦促制定严格的预防措施。

  在今年的3月份,加州大学圣迭哥分校的Ethan Bier和Valentino Gantz带领的科学家也在《Science》杂志报道称,他们得到了一个在果蝇中运作的基因驱动。他们形象地将这项技术称为“突变链反应(mutagenic chain reaction)。”

  在这个链反应中,一个杂合的突变——仅存在于一对基因中,被转换为一个纯合突变,存在于两对基因中。Bier、Gantz和加州大学欧文分校的Anthony James在11月23日发表的蚊子研究中,测定的转换效率为百分之99.5。

  科学家和政策制定者们一致认为,基因工程是开发更好药品的合法工具。例如,糖尿病患者使用的胰岛素,可在细菌中制备,这种细菌被转入一个编码胰岛素的基因。一整类药物——单克隆抗体,是用基因工程细胞产生的,现在是制药行业的一个标准部分。

  从基因工程药物到转基因食物,已经引起了更多的争议。转入生长激素的奶牛所产的牛奶受到了广泛反对,虽然美国食品和药品管理局称,这些牛奶是安全可饮用的。

  转基因作物也受到了环境组织(如Greenpeace)的反对,有些国家已经禁止进口。

  反对者们说,用实验室外的人造基因所产生的食物,可能有危险或不可预见的结果。在墨西哥,反对派一直专注于阻止转基因玉米的使用,它们可能会与玉米的野生祖先大刍草发生杂交。大刍草提供了驯化玉米失去的遗传多样性。这种多样性包括,在驯化过程中丧失抗病能力的特征。

  科学研究发现,转基因的食物对人体健康没有任何危害。潜在的好处包括,更大的生产力、抗病和抗旱能力,以及更高的营养价值

  一种这样的食品就是“黄金大米,”是通过转基因产生更多的维生素A。根据世界卫生组织介绍,它的目的是预防或治疗维生素D缺乏,这影响着2.5亿的学龄前儿童,是导致儿童失明的主要原因。

  跨国性组织(如WHO和联合国),已经发布了关于转基因作物的政策声明,指出了潜在问题以及利益。但是他们没有监管权,这在于各主权国家的手中。他们的作用是提供研究和工具来指导决策。

  目前还不清楚的是,我们将开发什么结构来处理基因驱动在实验室以外的建议用法。这可能是一月份在J. Craig Venter研究所举办的研讨会的一个主题。

  基因组学先驱Venter,在这一领域工作了几十年,一直主张对转基因生物的性质进行改良。他领导一个团队,首次制备了一个具有部分合成基因组的生命形态。

  除了JCVI之外,Venter创立的公司包括Synthetic Genomics,通过发展合成生物学,来开发新疫苗和药物、食品、生物燃料和用于人类移植的动物器官等产品。Venter成立的另一个公司,Human Longevity,结合基因组学和其他“组学”,来开发一个非常详细的健康适应度评估。

  Friedman说:“2014年我们的一份报告,给出了广泛的概括,不幸的是,它没有提及的一件事情是昆虫,我们主要集中于微生物和植物。”

  在了解Gantz和Biers在果蝇中的基因驱动工作之后,Friedman说他问Bier是否愿意参与检测“现有的规则如何更好地覆盖下一代技术?”一月份的研讨会将会给出答案。

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