袁越

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

這個辦法聽上去似乎不錯，但真的可行嗎？讓我們來做個簡單計算。已知一個孩子的基因組一半來自父親，一半來自母親，所以這個“奴隸基因”只有50%的可能性會傳給某個孩子。為了便于計算，讓我們假設(shè)這個被外星人改造過的人只生了兩個孩子，那么最大的可能是只有一個孩子攜帶“奴隸基因”，攜帶率為50%。

再假設(shè)這兩個孩子長大后分別找一個健康人結(jié)婚生子，又分別生下了兩個孩子，那么按照上述方式計算，第二代這4個孩子當(dāng)中，只有一個孩子攜帶有“奴隸基因”，另外3個孩子都是健康的，攜帶率降到了25%。依次類推，第三代8個孩子當(dāng)中仍然只會有一個孩子攜帶“奴隸基因”，攜帶率進一步降到了12.5%。

換句話說，這個外星人的計劃是不太可能成功的，因為遺傳規(guī)律決定了一個新基因很難在種群中擴散開來，除非這個基因能讓攜帶者具備某種生存優(yōu)勢。比如，如果攜帶“奴隸基因”的人會變得非常有魅力，因此而生下了更多的孩子，那么下一代當(dāng)中這個基因的攜帶率就會比正常值多那么一點點。這樣慢慢積累下來，最終該基因就會取代原來的等位基因，成為新常態(tài)，這就是生物進化的機制。

但是，這個機制卻給人類操控自然種群帶來了很多困難。比如，為了對付瘧疾，有人曾經(jīng)設(shè)想把一個自殺基因?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，按照上文的邏輯，這個基因是很難在野生蚊子種群中自主地擴散開來的，必須設(shè)法將其“驅(qū)動”起來。

為了解決這個“基因驅(qū)動”（Gene Drive）的難題，科學(xué)家們想出過很多辦法，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)，可以在活細胞內(nèi)對特定的基因片段進行編輯。這項技術(shù)很快就被應(yīng)用于生物學(xué)研究的各個方面，基因擴散自然也包括在內(nèi)。

2014年，美國加州大學(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，報告了一種基于CRISPR-Cas9的新方法，在果蠅身上實現(xiàn)了基因的定向驅(qū)動，而且效率相當(dāng)高。

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

5月22日，德國國家分子醫(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，但果蠅畢竟是低等生物，高等哺乳動物不一定可行，于是兩位科學(xué)家決定在小鼠身上進行類似的實驗。2018年7月4日，一家專門刊登論文預(yù)印本的網(wǎng)站bioRxiv刊登了他倆撰寫的新論文，證明這套基因驅(qū)動系統(tǒng)在小鼠身上也可以工作，只是效率要比昆蟲低一些。

消息一經(jīng)披露，立刻引發(fā)了一場關(guān)于科學(xué)倫理的大討論。有人認為這項研究將為恐怖分子提供一種新式基因武器，幫助他們在人群中擴散某種有害基因，就像前文所說的外星人奴隸養(yǎng)成計劃一樣。不過這篇論文的作者指出，起碼從目前來看，這項技術(shù)不太可能做到這一點，因為這套系統(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，尤其是擅長傳播各種傳染病的蚊子，非常適合運用這項技術(shù)加以定點清除。所以，這項技術(shù)雖然有些爭議，但研究的步伐并沒有因此而放緩。

讓我們拭目以待吧。