哺乳動物中首次實現「基因驅動」，可用於清除物種入侵

適用於小鼠的進化扭曲技術為「合成」物種保護奠定了基礎。

一些與美國保護組織合作的科學家聲稱，他們首次成功地在哺乳動物中建立了一種稱為「基因驅動」的進化扭曲技術，並且可以利用它來消滅在島上搶奪海鳥生存空間的侵入性嚙齒動物。

何為基因驅動技術？它是一種可以修飾DNA遺傳的方法，可以使野生動物的遺傳物質發生改變，最後甚至導致該種族數量驟減，然而到目前為止只在昆蟲和酵母中被證明有效。

目前有分別來自澳大利亞和德克薩斯州的兩個科學團隊表示，他們對家鼠進行了基因編輯，使其基因組包含了野生種群的一些基因特徵。這些改良的嚙齒類動物在最近兩個月才出生，因此還未有實驗結果。

另外，在哺乳動物身上建立基因驅動模型還得益於一個「保護島嶼」行動的支持和努力。這是一個來自加州聖克魯茲的保護組織，他們的座右銘是「防止滅絕」，並專長於在島中廣撒殺鼠劑來拯救瀕危海鳥。

但是殺鼠劑不能在大型或人口稠密的島嶼上用來殺滅嚙齒類動物，這也是基因驅動技術被該組織看好的原因。「我們正在尋找一些真正有創造性的方法」，該項目主任卡爾·坎貝爾說。如果當局允許該項目計劃的話，每年則可撥出約700萬美元，讓他們能夠在一個偏遠的島嶼上進行初步試驗，以加快技術開發進程。

坎貝爾說，他們正在努力運用基因驅動技術創造出只能繁育雄性後代的家鼠。性別傾斜效應將大幅度降低島上的家鼠數量，甚至有可能降為零。

小鼠是一種早期就被用於「合成保護」實驗的模式生物，在「合成保護」實驗中，基因工程被視為是恢復滅絕動物的手段，因為其可以為具有淺基因庫的瀕危物種實施遺傳再注入，或消滅侵入本地植物或動物的害蟲。

此外，眾所周知嚙齒動物是高居麻煩製造者名單榜首的動物。比如，它們會隨著遇難船或水手的到來而在海洋島嶼中迅速繁殖，從而危害當地的海鳥。其中很多的問題和麻煩是大鼠引起的，但是小鼠的破壞力也一樣強。曾經有錄像拍攝到太平洋島嶼上有大量信天翁幼雛被小鼠咬傷。

然而，該組織的計劃已在生態學家中產生了辯論，其中一些科學家認為這是一種可怕的改造自然的方法，如環境律師Claire Hope Cummings說：「保護意味著關心自然世界，而非重新改造自然世界。」由於「島嶼保護」對基因驅動工作的積極態度，她放棄了對該組織的支持。

此外，即使是基因驅動技術的支持者也指出，這項技術需要非常仔細的研究和謹慎的部署，最後的結果也可能無法像宣傳的那樣有效。去年，美國國家科學院還建議應緩慢進行實驗，指出「少數幾個實驗室的證明」不足以「支持將基因驅動改造的生物體釋放到環境中的決定」。

然而，其實這項技術仍具有很大潛能。從19世紀開始，紐西蘭的無羽鳥泛濫成災，而且他們在今年宣布計劃通過消滅數億的大鼠、負鼠和鼬鼠來實現30年內「無捕食者」的目的。紐西蘭國議會表示，基因驅動是能夠讓他們實現目標的重要「突破」的技術。

「毫不留情？這就是我們將做的。這項技術會帶來顯著的結果」，坎貝爾說，「一旦我們在島嶼上實現了這項技術（很顯然大鼠也入侵大陸地區），如貧民窟也可以運用這項技術。」

亞當和夏娃

人類第一次實現的基因驅動是於2015年在果蠅中展示的。接著幾個月之內，這個概念就已經擴展到了蚊子，並且憑此已獲得比爾·蓋茨的$ 7500萬資助，因為比爾?蓋茨相信滅蚊能夠根除非洲的瘧疾。

所以這只是一個時間問題，事實證明不到兩年，這項技術就即將應用到哺乳動物身上。

與Island Conservation合作的兩個科學家團隊同意向《麻省理工技術評論》展示其技術進展的程度，並指出需要在對眾開放而不是封閉的情況下來開發這個強大的基因驅動技術。

「這是討論技術風險的最佳時機」， 澳大利亞阿德萊德大學的小鼠遺傳學家保羅·托馬斯說。「我們還要看看它是否真的有效，以及有效性和穩定性如何。」

托馬斯說他和他的學生利用了強大的DNA編輯技術CRISPR來創建基因驅動小鼠。為了實現這一點，澳大利亞人將CRISPR打造成一個「自我基因」，使其可以將其自身傳遞給幾乎所有的後代，而不是僅僅一半。為了追蹤這個基因，他們還附加了熒光蛋白，因此在近紫外光下，繼承這個基因的小鼠都會發出紅光。

鑒於有評論者擔心基因驅動的生物體可能會逃離實驗室，托馬斯指明他的實驗室已採取了預防措施來防止意外事故，包括設計安全特徵，使得基因驅動器不能傳遞給野生小鼠。他在一月份的時候告訴我，他將開始繁殖第一批實驗動物，以確定該驅動器是否按設想工作。這一個步驟因為涉及好幾代小鼠，因此大概需要幾個月時間。「我們已經有了亞當和夏娃，下面一步就是要得到孩子們」，他說。

位於德克薩斯A＆M大學的另一個團隊是由小鼠遺傳學家DavidThreadgill領導的，他說他的實驗室已經設計了第一代「不產女兒」的小鼠。有些正在繁殖，以確定是否只生產雄性的這一性狀會傳遞給子孫後代。

Threadgill的實驗室使用了一個不同的基因編輯技術，而不是CRISPR。他們所利用的基因編輯技術是利用天然存在的稱為「t複雜體」的一組基因。這個遺傳元件也可以設法通過破壞不包含該元件的精子來自私地傳播自身，而不破壞含有該元件的精子，從而產生受精卵和後代。而且，t複合物已經存在於許多野生小鼠中。

為了使小鼠不生產雌性後代，Threadgill的團隊又引入了一個額外的修改。它們連接到t-複合物上和Sry的額外拷貝上，其中Sry是在Y染色體上發現的基因，並且是確定哺乳動物是否是雄性的依據。如果基因驅動器按預期運行，那麼在幾個星期內結果就能很清楚 - 10隻小鼠中將會有超過9個小鼠繼承了Sry及雄性性器官。接著，如果在一個島上釋放足夠多的這種小鼠，就可以在幾個月內形成只有「米奇」沒有「米妮」的小鼠數量結構，從而引起滅亡。

大鼠島

「島嶼保護」組織是在20世紀90年代成立的，這個組織過去的功績包括消滅貓類、山羊甚至加利福尼亞州的野生驢，這些事迹都能在一本記載島嶼清除的書《大鼠島》中所找到。此外，從這本書中記載的數據可知，截至目前，得益於這個組織的努力，嚙齒類動物已從500個島嶼中被消滅了。

然而這個保護組織的問題是，其過分依賴於溴鼠靈的使用。溴鼠靈是一種比大鼠毒物殺鼠靈毒性更強100倍的毒物。嚙齒動物一旦食用溴鼠靈就會流血而亡。而且任何禿頭鷹和海鷗也會因為不幸食用了中毒獵物而死亡。

從理論上分析，基因驅動是解決上述問題完美的方案。因為它只會影響一個物種，而且是完全無痛的。但是一些科學家警告說，這項技術可能永遠不會呈現預期結果。

這些已經蛻變的實驗室小鼠放在小島後很容易被猛禽抓住。並且雌性野生小鼠可能能夠嗅出實驗小鼠的基因驅動，逃避甚至發展成抵抗。紐西蘭奧塔哥大學的一個研究員Neill Gemmell說：「我認為實際上有很多事情可能會出錯。如果你認為你只是釋放一些東西而他們會幫你完成這項根除活動，這很可能是一個很大的錯誤。」

「島嶼保護」組織最初表示計劃在2020年前嘗試進行海上測試，但後來因為考慮到開放式技術和監管問題而撤回了該測試。

這不是說Gemmell對此不感興趣。在2016年，紐西蘭政府正式啟動了「2050無捕食者」 這個雄心勃勃的計劃，意圖殺死在其268019平方千米的領土裡的所有大鼠、負鼠和鼬鼠。並且項目文件稱基因驅動具有一個「現實的前景」，而且Gemmell是其委員會成員。

Gemmell說，同時使用基因攻擊、毒物和陷阱可能是確保根除可以「廉價且快速地」實現的唯一方法，但是這個設計存在的障礙看起來確實令人望而生畏。即使驅動器在小鼠中能夠工作，也沒有人曾經在基因工程之前編輯過負鼠或鼬鼠。此外，繁殖中心能夠在短時間內養育上千的基因編輯動物嗎？而且，因為負鼠每年只繁殖一次，如果要在負鼠身上實現這項技術可能需要很多年乃至數十年。

如果沒有廣泛的公眾支持，基因驅動器的研究將無法向前推進。鑒於它在保護論者中引起了分歧，可能很難贏得廣泛的公眾支持。比如地球之友等團體，他們對任何基因工程都深感懷疑，並且聲稱基因驅動是「對生物多樣性喪失的真正問題錯誤解決」的方法。

另一個的環境律師Cummings（她同時是一本批評轉基因生物書作者）說，她也對以雌性小鼠為目標的計劃感到震驚。「使任何生物不產生雌性後代是一個問題」，她說，「完全『消除女性』的概念需要從哲學和倫理角度來看待」。當Cummings聽了島嶼保護委員會的論點後說，她得出的結論是，保存海鳥免受小鼠攻擊是被用來「粉刷這種技術，給其以道德涵蓋，使其能夠堂而皇之成為世界上最危險的生物武器」的噱頭。

雙方去年多次辯論，最近一次是12月份，在聯合國「生物多樣性公約」坎昆會議上，其中包括地球之友和ETC集團在內的活動家召集了約170個民間社會團體呼籲暫停基因驅動。還有一封由傑出人士包括靈長類動物學家簡·古道爾等簽名的信件警告說，「種族屠殺基因」可能會產生「超出我們的理解的結果」。