每年有50萬人死于瘧疾，絕大多數(shù)是熱帶非洲的兒童。根除這種疾病預(yù)計(jì)需要15年時(shí)間，花費(fèi)將超過1000億美元。要做到這點(diǎn)，需要給每個(gè)人提供蚊帳，數(shù)萬包裝箱的抗瘧藥物和數(shù)百萬加侖的殺蟲劑。但僅有這些東西還不夠。你需要的是這世界上最窮的國家所不具備的，比如強(qiáng)有力的政府，購買力和功能性的公共健康系統(tǒng)。所以瘧疾還在肆虐。
但是，如果你需要的僅僅是一桶蚊子呢？
我在英國倫敦帝國學(xué)院見到了這項(xiàng)發(fā)明。一個(gè)學(xué)生領(lǐng)我穿過一道鋼門，通過一陣強(qiáng)氣流，進(jìn)入一間加熱到華氏83度的潮濕房間。玻璃后面，蓋著白網(wǎng)的小籠子的側(cè)壁上扒滿了蚊子。一條警告標(biāo)識上寫著“此柜內(nèi)育有基因驅(qū)動(dòng)（GENE DRIVE）的轉(zhuǎn)基因蚊子”。警告上接著說這種昆蟲的DNA里含有能夠“以超高比率傳播”的基因成分。
通?；虺霈F(xiàn)在后代體內(nèi)的概率只有50%，而“基因驅(qū)動(dòng)”這種人工的“自私”基因能使自己被復(fù)制給99%的后代。而且因?yàn)檫@個(gè)特殊基因能導(dǎo)致雌性蚊子絕育，在11代以內(nèi)——或者一年內(nèi)——它的傳播將根除任何蚊子群體。如果把它們釋放到野外，這項(xiàng)技術(shù)可能能夠使得瘧疾蚊蟲絕跡，從而停止這個(gè)疾病的傳播。
▲圖為在非洲傳播瘧疾的岡比亞瘧蚊
我看見的蚊子是帝國學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的“進(jìn)攻瘧疾”（Target Malaria）項(xiàng)目的成果之一。這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)擴(kuò)展到16個(gè)研究機(jī)構(gòu)，研究小組在意大利和三個(gè)非洲國家，馬里，布基納法索，烏干達(dá)配備了安全的蚊子養(yǎng)殖設(shè)施。
此項(xiàng)目投資方是微軟億萬富翁比爾·蓋茨的健康基金會。一位工作人員說該基金會認(rèn)為目前基因驅(qū)動(dòng)是根除瘧疾的“必需”手段，這項(xiàng)技術(shù)的完備將比有效的疫苗早好幾年。根據(jù)蓋茨基金會的商業(yè)計(jì)劃，自殲型蚊子將在2029年出臺。
該計(jì)劃打算在撒哈拉以南的非洲地區(qū)傳播分散具有自私基因的岡比亞瘧蚊。這個(gè)基因驅(qū)動(dòng)能在廣大的區(qū)域傳播，使蚊子消失，阻止導(dǎo)致瘧疾的寄生蟲的傳播?！隘懠彩秦毟F，不穩(wěn)定和缺乏政治意愿的結(jié)果，”帝國學(xué)院研發(fā)這種昆蟲的意大利寄生蟲學(xué)家和基因工程師安德烈·克里桑蒂（AndreaCrisanti）說，“我們讓基因驅(qū)動(dòng)來完成我們無法在政治和經(jīng)濟(jì)層面完成的任務(wù)?！?/p>
除了消滅瘧疾，動(dòng)物保護(hù)主義者認(rèn)為基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)還可以救助夏威夷即將滅絕的本土鳥類（消滅禽瘧疾），或者消滅在澳大利亞四處入侵破壞并持續(xù)西進(jìn)的蟾蜍。為什么不滅絕在美國傳播登革熱和寨卡病毒的埃及伊蚊呢？
這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生的危機(jī)是世界從未面對和考慮過的。消除蚊子會破壞生態(tài)系統(tǒng)嗎？如果自私基因跨越物種界限影響了其它昆蟲，我們會面臨遺傳流行病嗎？最令人困惑的是：什么國家、機(jī)構(gòu)或者個(gè)人有權(quán)利這樣改變自然從而影響全球？麻省理工學(xué)院生物學(xué)家凱文·艾維特（Kevin Esvelt）一直試圖警告基因驅(qū)動(dòng)將帶來的前所未有的困境，他說，“這就是為什么我十分痛恨瘧疾問題。它讓這項(xiàng)技術(shù)的使用十分誘人?！?/strong>
這些問題亟待回答。僅僅12個(gè)月之前，基因驅(qū)動(dòng)還只是一個(gè)有前途的理論。但現(xiàn)在情況不再是這樣了。
感謝CRISPR這項(xiàng)基因編輯手段，技術(shù)進(jìn)步正在飛速發(fā)生。在帝國實(shí)驗(yàn)室我通過顯微鏡觀察了一只蚊子幼蟲，它像一個(gè)假日火腿加上一條龍蝦尾巴。在它體內(nèi)我看到明亮的熒光斑點(diǎn)，這是人工的自私基因正在忙碌地自我復(fù)制。這項(xiàng)可能改變生態(tài)系統(tǒng)的變革大部分是由27歲的學(xué)生安德魯·哈蒙德（Andrew Hammond）在實(shí)驗(yàn)室熬夜忙碌了幾個(gè)月完成的。“有許多很酷的方法來構(gòu)建它們，”安德魯狂喜道，“有太多簡單的事可以做了?！?/p>
這正是問題所在。美國和其他地方的官員認(rèn)為這可能有點(diǎn)太過簡單了。聯(lián)邦調(diào)查局在觀察基因驅(qū)動(dòng)是否能被錯(cuò)誤使用，比如，制作專門設(shè)計(jì)的鼠疫。今年五月，美國國家科學(xué)院將發(fā)布有關(guān)在實(shí)地測試前“減低環(huán)境和其它風(fēng)險(xiǎn)”建議方案。27位研究者給《科學(xué)》寫信警告基因驅(qū)動(dòng)物種的意外釋放，他們擔(dān)心這會摧毀公眾的信任。其他人也說過這個(gè)研究應(yīng)該被列為機(jī)密，不過已經(jīng)太晚了。
被鄙視的物種
在3500種蚊子里，大約有30種傳播瘧疾，但三個(gè)岡比亞瘧蚊亞種在非洲破壞最大。雌蚊咬人后傳播瘧原蟲，爆破血液紅細(xì)胞，使人忽冷忽熱。這三種蚊子就是帝國學(xué)院的消除目標(biāo)，克里桑蒂說著，揮舞著眼鏡從椅子上跳起來。
克里桑蒂承認(rèn)基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)在制造緊張氣氛。但消除瘧疾能帶來的健康和社會利益將促使人們使用這項(xiàng)技術(shù)。另一方面，對于研發(fā)一種能夠在野生物種間傳播的技術(shù)還沒有廣泛統(tǒng)一的管理和規(guī)則。“基因驅(qū)動(dòng)的爭議在于它可能滅絕一個(gè)物種，”他說，“因此應(yīng)該在能帶來確定的益處時(shí)再使用它?！?/p>
在意大利“進(jìn)攻瘧疾”的分枝機(jī)構(gòu)，雌性岡比亞瘧蚊正在飲血。三天后她會產(chǎn)卵。
一個(gè)基因驅(qū)動(dòng)并不一定能使整個(gè)蚊種滅絕。小撮蚊子可能幸存，或者可以在實(shí)驗(yàn)室保留物種，如果有人想讓它們回歸自然。但是滅種的可能是存在的，尤其是如果基因驅(qū)動(dòng)的傳播碰巧遇上干旱或者寒流。
當(dāng)然物種滅絕從未停止，但是令我好奇的是：有目的地消除自然的一部分合乎道德嗎？“你是從達(dá)爾文的角度還是理論角度提出這個(gè)問題？”克里斯蒂回應(yīng)?！拔艺J(rèn)為這是我們和蚊子之間的物種競爭。而且我不認(rèn)為一個(gè)物種有權(quán)或者無權(quán)存在。”他說物種所具有的是“合格性”——它們在環(huán)境里的適應(yīng)性。對于我們想要救助的物種，我們可以通過基因驅(qū)動(dòng)添加有利基因，比如抗病性。對于我們鄙視的物種，我們可以添加不利它們生存的基因。
自私的基因們
“進(jìn)攻瘧疾”計(jì)劃的領(lǐng)頭人是帝國學(xué)院進(jìn)化理論家奧斯汀·伯特（Austin Burt），他的專業(yè)領(lǐng)域是自私的遺傳元素。這是一些在很多物種中都存在的寄生基因，它們?yōu)樽约褐谱髟S多份拷貝。（其中之一，叫做P元件，在20世紀(jì)成功入侵地球上每一只果蠅的基因組里。）
伯特關(guān)注的是黏菌里面一種特別的叫做核酸內(nèi)切酶的自私基因。它們在特定位置切開DNA，然后把自己作為修復(fù)模板，誘使細(xì)胞復(fù)制它們。伯特總結(jié)說，人類可以使用技術(shù)參與加工這個(gè)簡單的過程，在2003年一篇文章里，他描述了怎樣把它變成滅絕武器。
伯特需要解決的悖論是怎樣使蚊子傳播對它們很不利的基因。他認(rèn)為一種可行的方案是使帶有自私基因的蚊子無害，而后代將導(dǎo)致絕育。（蚊子和人類一樣有來自父母雙方的兩套染色體。）
從一只帶有該基因的雄蚊開始，自私基因?qū)⑦M(jìn)入它的每一個(gè)精子，而不是僅僅一半。這樣它與野生蚊子的每一個(gè)后代也都帶有這樣一份基因。結(jié)果是這個(gè)基因?qū)椴挤N群。最終，可能每一對交配的蚊子雙方都是自私基因攜帶者——它們的后代將帶有兩份這樣的基因從而不育。很快這個(gè)種群將被遺傳毒藥摧垮。
伯特是一位快退休的加拿大人，他的辦公室除了一臺計(jì)算機(jī)什么都沒有。對我提出的最具煽動(dòng)性的問題他的回答是“嗯，是”。他承認(rèn)在試圖給他的想法申請專利，但是因?yàn)樗?dāng)時(shí)沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來證明它的可行性而被拒絕。
當(dāng)時(shí)克里桑蒂的實(shí)驗(yàn)室剛剛確定怎樣基因改造岡比亞按蚊——這是伯特想法實(shí)現(xiàn)的先決條件。他們向蓋茨基金申請基金，從那時(shí)起蓋茨已經(jīng)在該項(xiàng)目上花費(fèi)了四千四百萬美元，是迄今為止在基因驅(qū)動(dòng)研究上最大的一筆投資。
電腦屏幕上的方程式預(yù)示著工作的困難性?？死锷５俚膱F(tuán)隊(duì)試過黏菌中的自私基因，但很難讓它們切開蚊子的基因。到2011年，這個(gè)小組作出了部分原型，但是不能在野外廣泛傳播。
然而在2015年3月，兩位加州的果蠅生物學(xué)家，伊桑·比爾（Ethan Bier）和他的學(xué)生瓦倫蒂諾·甘茨（Valentino Gantz）聲明他們造出了伯特預(yù)言的自私基因。它在實(shí)驗(yàn)室一個(gè)果蠅種群里傳播，造成的基因變化使昆蟲變黃。比爾和甘茨沒有跟黏菌較勁，他們使用了Cas9這個(gè)著名的基因編輯工具。Cas9的高明之處在于它能輕易剪開你指定的任何DNA，因此他們把Cas9加入果蠅基因組，告訴它在哪兒切入。
到去年12月為止，克里桑蒂的實(shí)驗(yàn)室以及比爾和蚊子專家安東尼·詹姆斯（Anthony James）領(lǐng)導(dǎo)的另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)都已經(jīng)運(yùn)用CRISPR完成了基因驅(qū)動(dòng)蚊種構(gòu)建，使基因標(biāo)記能夠在籠子里的蚊子群體內(nèi)傳播——也許在野外也一樣能傳播。
隨著越來越多的科學(xué)家進(jìn)行基因驅(qū)動(dòng)的研究，意外釋放的可能性已經(jīng)引起關(guān)注。如果比爾的一只昆蟲逃進(jìn)加州果園，它可能使所有果蠅變成黃色。8月，伯特，比爾和另外25位科學(xué)家寫信給《科學(xué)》，他們一致認(rèn)為需要“嚴(yán)格的限制策略”來防止基因擴(kuò)散，建議在相關(guān)規(guī)定出爐之前，科學(xué)家們應(yīng)該拒絕分享他們研制的物種。
學(xué)生們穿梭往來的帝國蚊子實(shí)驗(yàn)室顯然不是諾克斯堡（Fort Knox）。它的關(guān)鍵安全條件是它的位置離目前岡比亞瘧蚊的傳播范圍很遠(yuǎn)。任何逃離的蚊子可能一到實(shí)驗(yàn)室走廊就被干冷的空氣干掉了。即使它想辦法逃到了外面的草地上，它也找不到另外一只蚊子交配。
無論如何我在倫敦看到的蚊子還不適合釋放。它們不夠健康——在野外競爭生殖對它們來說很困難。并且其中基因驅(qū)動(dòng)初始傳播速率很快的兩籠蚊子，幾代后基因標(biāo)記開始消失。原因可能是抵抗性。一只或幾只蚊子可能對基因驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生了抗性，也許由于偶然的DNA突變，然后它們的后代迅速增加。
“我們還有沒解決問題，但我們的辦法更多?！笨死锷５賹?shí)驗(yàn)室的科學(xué)中尉托尼·諾蘭（Tony Nolan）說。一個(gè)辦法是聯(lián)合幾個(gè)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)攻三個(gè)DNA位置。蚊子可能最終進(jìn)化到對三個(gè)驅(qū)動(dòng)都免疫，但在那之前它們可能就都死了。
▲屏幕上的蚊子幼蟲顯示熒光標(biāo)記
部署軍隊(duì)
蓋茨基金自2000成立開始已經(jīng)在教育，公共衛(wèi)生和疫苗上花費(fèi)了367億美元。其中對基因驅(qū)動(dòng)的投資少到可以忽略不計(jì)，但這項(xiàng)技術(shù)對于解決蓋茨長期關(guān)注的瘧疾問題有著誘人的前景?；鸬囊晃桓敝魅钨M(fèi)爾·蘭達(dá)佐（Fil Randazzo）說，“如果你能發(fā)明一種理想的方法來解決發(fā)展中世界的一個(gè)問題......那就是基因驅(qū)動(dòng)?！?/p>
如果成功，它會是非常廉價(jià)，易于散布的技術(shù)，對每個(gè)人夠有好處，無論窮富。一旦釋放它，它就會持續(xù)工作，這避免了一個(gè)常見問題：通常消除一種疾病的最困難部分是在最后，社會關(guān)注降低，每項(xiàng)治療的花費(fèi)激增。
在蘭達(dá)佐給我描繪的一幅圖景里，每50公里釋放一桶蚊子，開始一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。兩年以內(nèi)，基因驅(qū)動(dòng)蚊子將飛越森林，牧場和城鎮(zhèn)。存活的蚊子數(shù)量將銳減到不足通常的1%。加上蚊帳和防蚊藥水的幫助，叮咬降至最低，從而阻止瘧疾的傳播。接下來一個(gè)藥物治療運(yùn)動(dòng)就能清除瘧原蟲在人體的寄生——在一些西非國家里，人口的25%都被感染了。
蓋茨基金認(rèn)為只有基因驅(qū)動(dòng)才能消除瘧疾?！澳悴豢赡茼斨脦に奶幾摺Ｄ遣荒芟懠??！碧m達(dá)佐說，有了基因驅(qū)動(dòng)，“人類行為無須改變?！?/p>
帝國團(tuán)隊(duì)開始建立數(shù)學(xué)模型，模擬地理、氣候和其它因素影響下基因驅(qū)動(dòng)在現(xiàn)實(shí)世界的可能?？茖W(xué)家們已經(jīng)在布基納法索釋放了帶有熒光的岡比亞按蚊用以跟蹤。伯特說他相信在任何一點(diǎn)釋放一個(gè)驅(qū)動(dòng)，一年內(nèi)能傳播5到20公里，而且不到500只蚊子就能起始這個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
意大利佩魯賈的波羅創(chuàng)新基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，研究人員正在檢驗(yàn)DNA。該實(shí)驗(yàn)室是比爾蓋茨投資研究基因驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)之一。
一些科學(xué)家告訴我他們認(rèn)為瘧疾計(jì)劃注定失敗。如果結(jié)果是由另外一種蚊子傳遞疾病怎么辦？德國馬克斯普朗克研究所的進(jìn)化生物學(xué)家蓋伊·里夫斯（Guy Reeves）預(yù)言抵抗性昆蟲將是主要問題所在，它們將使技術(shù)失敗。“我們不能每次都選擇閃亮的新事物?！崩锓蛩拐f。他認(rèn)為基于伯特理論的昆蟲“永遠(yuǎn)沒有足夠證明來有信心地使用”。
今年三月包括伯特在內(nèi)的大約75位政策專家和科學(xué)家，參加了在北卡羅來納州舉行的為期三天的關(guān)于基因驅(qū)動(dòng)的封閉性會議。與會人員認(rèn)為對可以跨越邊界廣泛傳播基因改變的前途的憂慮是明顯的。MIT的艾維特也參加了會議，他說瘧疾的問題是它會在非洲“影響每一個(gè)人”，但是讓所有人同意運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)是不可能的?！拔艺J(rèn)為蓋茨很想推動(dòng)這項(xiàng)計(jì)劃的進(jìn)行，”他說，“問題是，怎么讓它合乎道德？”
蘭達(dá)佐說蓋茨的機(jī)構(gòu)要把基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)交給“非洲人民”，讓他們做決定。為此作出的努力成效顯著。自2012年起，“進(jìn)攻瘧疾”在幾個(gè)非洲國家開啟了地面操作，培訓(xùn)科學(xué)家，改造昆蟲實(shí)驗(yàn)室，派遣人員和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)交流。該計(jì)劃就像一個(gè)包含演習(xí)和演練軍事行動(dòng)，包括逐步導(dǎo)入不含基因驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)基因蚊子。這些蚊子對消除瘧疾沒有貢獻(xiàn)，但是當(dāng)?shù)乜茖W(xué)家可以用它們來練習(xí)并且為真正的實(shí)驗(yàn)建立一個(gè)監(jiān)管路徑。引進(jìn)非洲第一例轉(zhuǎn)基因蚊子的申請已經(jīng)在布基納法索等待決定。
▲用于蚊子研究的小型網(wǎng)籠
但是真正的基因驅(qū)動(dòng)昆蟲在被非洲國家接受之前都會待在歐洲。這是因?yàn)樵谂c倫敦不同的熱帶環(huán)境里，如果出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室疏漏使蚊子逃跑，結(jié)果將是不可逆轉(zhuǎn)的?！拔覀儾粫诜侵藿邮苓@項(xiàng)技術(shù)之前把蚊子輸出，因?yàn)槲覀儫o法保證能百分之百控制它，”“進(jìn)攻瘧疾”項(xiàng)目組的政治科學(xué)家德爾菲娜·蒂濟(jì)（Delphine Thizy）說。
非洲人會接受這項(xiàng)技術(shù)嗎？我和一位在維多利亞湖附近社區(qū)進(jìn)行地面活動(dòng)的肯亞昆蟲學(xué)者理查德·穆克布納（Richard Mukabana）進(jìn)行了交談。這些小組進(jìn)入鄉(xiāng)村，運(yùn)用海報(bào)和繪圖向人們（經(jīng)常是不識字的村民）解釋這項(xiàng)計(jì)劃。其中一幅卡通畫有一個(gè)金發(fā)科學(xué)家提著一籠蚊子站在英國國旗旁邊。地面活動(dòng)的目的是建立一個(gè)“操作的社會許可”——這是一種協(xié)議，穆克布納說，即便沒有寫下來貼在墻上，但基因驅(qū)動(dòng)如果釋放必需有的一種協(xié)定。
不是所有科學(xué)家都理解基因驅(qū)動(dòng)到底是什么，或者如何工作。把它用羅方言（奧巴馬的父親說的方言）解釋清楚更具挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@種語言里沒有DNA這個(gè)詞匯。穆克布納從英語和斯瓦希里語里借用詞匯，并且把“血液”作為基因的同義詞來使用。
穆克布納告訴我，當(dāng)孩子們死于瘧疾的地區(qū)人們聽說這種疾病能被消除，他們都積極響應(yīng)?！叭藗儾挪辉诤跷米拥臏缃^。”他說。
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