擔(dān)心廚房里的老鼠?在上班路上吃掉了鴿子?在草坪上被雜草割掉?最近的工作指出了一種可能在短期內(nèi)減少甚至消除不需要的物種的方法。該方法基于稱為基因驅(qū)動的東西 - 一種通過改變其遺傳物質(zhì)(其基因組)來改變特定物種的整個群體的方法。

雖然基因驅(qū)動器現(xiàn)在僅限于少數(shù)實驗室的范圍，但它們具有巨大的潛力。例如，除了可能的有害生物清除之外，它們還可以讓我們使牲畜更加適應(yīng)疾病，提高作物的營養(yǎng)價值，或消滅傳播諸如寨卡病毒和瘧疾等傳染病的蚊子。

使用基因驅(qū)動器也存在風(fēng)險。從環(huán)境中移除物種可能會產(chǎn)生無法預(yù)料的環(huán)境后果，或者有機體可能對基因驅(qū)動產(chǎn)生抵抗力 - 立即消除其所有優(yōu)勢。在一個國家授權(quán)的基因驅(qū)動器也可能傳播到不想要它的國家。

問題是，一旦離開實驗室，目前無法控制基因驅(qū)動器。但是新的研究詳細闡述了我們?nèi)绾慰刂苹蝌?qū)動以踩剎車甚至扭轉(zhuǎn)它們的影響。

基因驅(qū)動在性繁殖物種中傳播一種或多種遺傳特征的速度比自然發(fā)生的速度快。特征可能是膚色，性別或?qū)δ承┘膊〉拿庖吡??；蛘咚赡茏罱K殺死或使整個種群無菌，例如通過僅導(dǎo)致雄性后代的基因驅(qū)動。

那么基因如何發(fā)揮作用以及如何使其可切換?在大多數(shù)情況下，后代自然有50%的機會遺傳來自每個親本的特定基因變體(等位基因)。如果該變體具有積極作用，那么遺傳它的后代更有可能茁壯成長，因此隨著時間的推移，它們中的更多并且該變體有效地通過群體傳播。如果基因變體是啞巴，則會發(fā)生相反的情況。這是自然選擇的原則。

但是一個基因驅(qū)動元素是由所有后代遺傳的，無論它是否有助于茁壯成長，因此自然選擇被顛覆，整個種群迅速攜帶元素。

一項研究發(fā)現(xiàn)，在三代之內(nèi)，引入的基因驅(qū)動可能存在于整個飛行昆蟲群體中(右圖)。這引起了人們對使用基因驅(qū)動來控制攜帶寨卡病毒和瘧疾的蚊子等疾病載體的興趣。雖然該技術(shù)已經(jīng)準備就緒，特別是在消除蚊子疾病的情況下，由于安全問題，基因驅(qū)動器尚未進行現(xiàn)場測試。

擁有權(quán)利的同時也被賦予了重大的責(zé)任。即使經(jīng)過深入研究，最好也很難預(yù)測將基因驅(qū)動生物釋放到野外的環(huán)境影響。

流行文化反映了食人魚和深藍海等電影中基因改造的緊張情緒。這些情景提醒我們，我們對基因修飾的長期后果以及保護和調(diào)節(jié)其使用的重要性知之甚少，以便我們甚至可以在必要時扭轉(zhuǎn)這一過程。

為了限制它們的傳播，必要的第一步是停止產(chǎn)生更多的基因驅(qū)動生物。這可以通過殺死所有現(xiàn)有個體或消除其遺傳變化來實現(xiàn)。不幸的是，第一種方法可能是不切實際的，我們?nèi)匀粵]有明確的方法來實現(xiàn)后者。

相反，我們建議使基因驅(qū)動器可切換。這個想法是改變基因驅(qū)動過程，以便只有當(dāng)生物體攝取某種類型的氨基酸(所有蛋白質(zhì)都是由20種天然存在的氨基酸制成)時才能保證改變的基因被傳遞。

就像點火中的鑰匙一樣，基因驅(qū)動僅適用于存在的氨基酸。沒有氨基酸，基因驅(qū)動就會被關(guān)閉 - 甚至含有基因驅(qū)動的后代也會受到自然的遺傳規(guī)律的影響。通過使用天然不存在的氨基酸，我們可以用它來精確控制野外的基因驅(qū)動活性。

這可能是確保我們留在基因駕駛員座位上的經(jīng)濟實惠的方式?？刂扑陌被峥梢缘椭撩靠?.40英鎊購買，并且對于大多數(shù)應(yīng)用而言，可能需要的濃度小于0.1克/升。

因為基因驅(qū)動是由氨基酸控制的，所以它很容易分解并且應(yīng)該是環(huán)保的 - 但是我們不知道它在實驗室外是多么穩(wěn)定，或者每種應(yīng)用需要多少確切的需要。

但是可以肯定的是，假設(shè)使用基因驅(qū)動器來傳播一群牲畜的抗病性需要比噴灑猶他州大小的區(qū)域來控制蚊子更少的資源。如果我們能夠確保動物在受控區(qū)域內(nèi)僅暴露于氨基酸，那么即使動物跨越邊界，我們也可以包含基因驅(qū)動活動。

這是明天的生物學(xué)，如果我們想要它 - 今天它是假設(shè)的。邁向這一未來的初步步驟將涉及模范動物的示范，如果成功，可能會導(dǎo)致改善牲畜的應(yīng)用。該部門的基因驅(qū)動器相對容易監(jiān)控，并且在經(jīng)濟上也具有吸引力。

在醫(yī)學(xué)中，細胞治療中的可控基因驅(qū)動可以幫助確保所有靶向基因組包含期望的變化。更一般地說，轉(zhuǎn)換基因驅(qū)動的能力將降低對它們產(chǎn)生免疫力的風(fēng)險 - 如果基因驅(qū)動組件不存在，那么免疫系統(tǒng)就沒有任何反應(yīng)。

它甚至有可能對任何種類的氨基酸酸工作，一旦技術(shù)的進步為我們的故障安全。在我們踏上基因驅(qū)動自然的道路之前，如果我們不喜歡目的地，我們可以總是殺死引擎。