重寫生命密碼

江澤珍/編譯

重寫生命密碼

江澤珍/編譯

白足鼠在新型生物工具的幫助下能成功抵御萊姆病

●DNA編輯技術有望改變物種遺傳規律，控制傳染病傳播。

2016年6月，凱文·艾斯維爾特（Kevin Esvelt）登上了開往南塔克特島的船只。艾斯維爾特是麻省理工學院生物合成學助理教授，他此行的目的是說服當地的醫療官員共同解決該島長期存在的問題：萊姆病。為此，艾斯維爾特花了好幾個晚上做了個詳細的PPT，難怪他看上去如此疲憊。

艾斯維爾特今年34歲，在麻省理工還領導了一個叫“雕刻進化”的小組，致力于研發能夠從根本上改變自然界的分子工具。如果南塔克特島上的居民同意艾斯維爾特的計劃，他打算運用自己研發的分子工具重寫白足鼠的遺傳基因，使白足鼠能對萊姆病或其他蜱傳疾病產生免疫能力。具體過程是：他的團隊會先在實驗室里培育一批老鼠，然后將它們放到無人島上，若傳染源蜱的數量急劇減少，那么他會請求在南塔克特島和附近的瑪莎葡萄園島釋放這種能有效阻止疾病的小老鼠。

萊姆病是全美傳播速度最快的疾病之一。在南塔克特島上，超過1/4的人患有萊姆病。萊姆病通常伴有皮疹、發燒和寒戰。這種病若能及時診斷，只需一劑抗生素就能痊愈。但大多數人未能及時發現，因此要忍受好多年痛苦的神經癥狀。在美國東北地區，群眾對蜱蟲有著深深的恐懼，夏天家長禁止孩子赤腳在草坪或樹林中玩耍。

“如果我們能解決這個問題呢？”艾斯維爾特對當地官員說道。他解釋白足鼠是萊姆病病毒最主要的儲藏所，白足鼠中萊姆病的病毒可以通過蜱蟲這一中介感染人類。艾斯維爾特說：“這是一個生態問題，我們想利用生態的方法阻止蜱蟲傳播萊姆病病毒，從而打破這個傳染鏈。”

目前人類萊姆病疫苗尚未得到批準，但狗和老鼠都有了相應的疫苗。艾斯維爾特和他的團隊打算給他們的老鼠接種疫苗，然后通過DNA測序得出最受保護的抗體，再將抗體基因植入到老鼠的卵子內，這種老鼠就能天生對萊姆病免疫。最終，如果有足夠數量的這類老鼠投放到自然界并與野生的老鼠交配，那么整個白足鼠的物種都會對萊姆病產生免疫能力。蜱蟲吸食白足鼠的血液后，血液中的抗體能將蜱蟲自帶的病毒殺死，從而蜱蟲不再有威脅，人類也理所當然不會染上萊姆病了。艾斯維爾特說：“只要把老鼠放到那兒，整個傳染鏈就能崩潰。”

艾斯維爾特最近一年一直在宣傳預防萊姆病傳播的方法，他頻頻出現在世界各大論壇，無論是智利的合成生物學研討會還是匹茲堡的奧巴馬白宮前沿會議都有他的身影。每次，艾斯維爾特都會和聽眾說他希望他3歲的兒子和快1歲的女兒能夠在一個沒有萊姆病的世界中快樂成長。而且，艾斯維爾特相信他現在肩負的是一個非常偉大的使命。

2014年，艾斯維爾特和他的團隊第一個對CRISPR這個基因編輯工具進行詳細闡述，他們展示了CRISPR是如何與基因驅動相結合改變物種遺傳命運的。基因驅動是從孟德爾遺傳法則延伸出來的。一般來說，有性繁殖的后代，其基因一半來自父本，一半來自母本。但20世紀40年代，一些生物學家發現有些基因是自私的：因為進化賦予了他們具有超過50%被遺傳下來的概率。所以某些特質能夠以不尋常的速度進行傳播。

以前，生物學家苦于沒有工具而無法對特定的基因做出修改，但后來出現了CRISPR。這個系統就是一把分子手術刀，能夠改變或刪除十幾億核苷酸中任意一組基因組的序列。科學家相信：這種經過修改后得到的新的基因組進入有機體后會在之后的幾代得到遺傳。比如說，寄生蟲中某個基因突變導致它無法傳播瘧疾了，這個基因就可以拿來放到蚊子的體內，然后一代代傳下去。每一代都會保留這個基因，最終整個種系都會有這個基因。

之前從來沒有一個像這樣強有力的工具，它既能造福世界，也能給世界帶來災難。艾斯維爾特希望像杠桿一樣利用這個技術，撬開他認為那些隱秘的無須重復的科學研究。他說：“要想通過實驗消除整個種系，必須做到透明化。從道德和現實的角度來看，基因驅動只有在所有的研究都透明化的時候才有可能成功。如果基因驅動能做到這點，整個科學界也能做到這點。”

透明化的科學

在南塔克特島的會議上，艾斯維爾特對島上居民說他和他的團隊知道改變生命最基本的元素所需付出的代價是什么，他說他并不只是一位生物學家，他還是居民的代理人，一旦居民們對這個實驗沒有興趣了，他就會停止。他還承諾，此次實驗做到完全透明化——每個人都有權查看每封郵件、資助申請、數據建立、會議記錄，就連知識產權都會被放到網上。任何實驗未經科學家或者實驗可能涉及的相關人的批準不得實施。艾斯維爾特說：“我說的透明化就是指所有的過程都透明化。如果孟山都公司成為農業生物技術中最具控制權的公司，那么我們一定是他們的對立面。”

在南塔克特島上，白足鼠的數量不足100萬只，所以有可能不需要用到基因驅動技術確保萊姆病抗體基因的傳播。艾斯維爾特打算釋放足夠數量的基因修改的老鼠，約幾十萬只，這樣能夠控制整個野生老鼠的種系。但是這個方法不可能在大陸實施，因為東部海岸零零散散分布著將近10億只白足鼠。

與萊姆病的戰爭只不過是拉開了序幕，人類還需努力打敗更痛苦的一些傳染病，比如說瘧疾和登革熱。雖然過去10年由這兩種傳染病導致的死亡率明顯下降，但目前世界上超過一半的人口依舊面臨著這兩種傳染病的威脅，而且，每年有近75萬人因此死亡。每天會有1 000個小孩死于瘧疾。

比爾和梅琳達基金會對帝國理工學院奧斯汀·伯特（Austin Burt）領導的“瞄準瘧疾”項目投資了幾千萬美元。在實驗室測試中，這個小組成功地運用CRISPR系統，編輯了帶有瘧疾寄生蟲的岡比亞瘧蚊的基因，使得雌性岡比亞瘧蚊產出不具繁殖能力的卵子。根據這個設想，一旦這些修改后的蚊子投放到撒哈拉以南地區和當地的蚊子交配后，蚊子的數量會大大減少。之前，孟買的塔塔基金會也宣布會資助一個在印度的相似計劃。

基因驅動技術還可以消除血吸蟲病。血吸蟲是一種寄生類疾病，每年有幾億人感染，約有20萬人死亡。除此以外，新技術還能消滅很多侵略性物種，比如那些專門禍害莊稼的害蟲以及傳播鳥瘧的蚊子。

艾斯維爾特說，基因驅動帶來的并不只是消除瘧疾、血吸蟲病或是萊姆病等疾病，它還能改變我們研究科學的方式。”

這就是艾斯維爾特在世界各地一直宣揚的理念，那些原先持反對意見的人在聽過他的演講后都轉變了態度。草藥學家丹妮卡·康納斯（Danica Connors）在南塔克特島的會議上說：“在此之前我本來想說絕對不行，但聽了他的演講后，我就說我們要修改遺傳基因。”

科學的傳播者

很多小孩小時候喜歡恐龍，但隨著慢慢長大，興趣就會轉移。但艾斯維爾特在很小的時候就被滅絕的生物牢牢吸引。在西雅圖，艾斯維爾特讀了邁克爾·克萊頓的《侏羅紀公園》，激發了他對生物技術的興趣。2016年我在他的麻省理工實驗室第一次采訪他的時候，他告訴我說：“我10歲的時候開始對這件事情著迷，那時我父母帶我去加拉帕戈斯群島，經過那次旅行，我知道我要做什么了。”

去過加拉帕戈斯群島之后，艾斯維爾特就不可避免地讀了達爾文的著作。他說：“我覺得人類遺傳基因是不斷進化的這個觀點很有趣。當時我就決定用一生去學習如何重寫有機體的基因，完成一些極其有用和有趣的事情。”

艾斯維爾特的爸爸是博納維爾電力局的總經理，媽媽是小學教師。艾斯維爾特12歲時，他們一家從西雅圖搬到了波特蘭，艾斯維爾特進入了一所私立學校。艾斯維爾特本科就讀于哈維穆德學院——是一所人文項目很強的工科學校。畢業后，他來到哈佛，師從化學與化學生物學教授大衛·劉（David Liu）。大衛在生物進化和合成分子領域有著非凡的成就，而且還是美國哈佛-麻省理工博德研究所的高級教員。通常來說，研究生會盡可能多地在專業雜志上發表文章，這樣以后能找到好工作。但艾斯維爾特在哈佛6年的頭5年半并沒有發表過1篇文章。我在哈佛采訪大衛的時候，他說：“有一天，艾斯維爾特告訴我他想放棄小的項目去做一個真正有影響的東西。我從來沒有見過這樣的研究生。艾斯維爾特有能力，有志向，而且還有那份傻傻的無所畏懼。”

艾斯維爾特在博士論文中突破了合成生物學最重要的束縛。進化需要幾百萬年的時間，哪怕是一個微小的基因變化也要經歷幾千代人。可對于科學研究來說等不起。在大衛的指導下，艾斯維爾特研發了一種技術，它能騙取一些特定的病毒快速進化，這樣研究人員可以在短短的一天之內看到幾十輪分子的進化。這項研究也讓他獲得了哈羅德·M·溫特勞布獎，這是專門為生物科學的研究生設置的獎項。

2012年，艾斯維爾特在哈佛的威斯生物工程研究所做博士后。那時他在喬治·丘奇（George Church）的門下，丘奇是世界上首屈一指的遺傳學家，他帶領的實驗室是全國最大的學術實驗室之一。艾斯維爾特和丘奇建立了師生及合作伙伴關系，他們合作完成了很多小項目，包括在2014年發表的將CRISPR與基因驅動相結合改變種系的論文。

雖然艾斯維爾特獲得了獎項，出版了論文而且還有那么好的一位導師，但找工作并不容易。在很多研究機構中，他顯得有些另類。他在自己的研究領域有很強的天賦，但他致力于做一位科學傳播者。他很久之前就說，講述科學故事、告知大眾科學面臨的選擇與實驗室里研究出來的成就一樣重要。很多大學沒有雇傭艾斯維爾特，因為大多數大學不知道該拿他怎么辦。艾斯維爾特說：“很多地方告訴我他們對于我提出的科學透明化沒什么意見，但只是不適合在這個時代進行。”這意味著在做終身教職和專業評價的時候，考核僅限于實驗室中的成就，外在的科學傳播工作并不算在考核范圍之內。

我第一次見艾斯維爾特是在哈佛的丘奇實驗室，那時的他正在專注地做實驗，人特別瘦。他認為吃飯，尤其是吃午飯是一件令人分心的事情，因此他會準備一些代餐粉打發他的午飯。和很多科學工作者一樣，艾斯維爾特并不擔心自己個人形象的管理。在2016年早些時候，他的同事向我描述了一位非常有名的科學家很害羞卻又特別自大。艾斯維爾特聽到我的轉述之后笑了，他說：“我比他還要自大1 000倍。”說的時候還有點得意洋洋。然而，艾斯維爾特希望成為一位有效的利他主義者。艾斯維爾特很喜歡scienceheroes.com網站，上面是根據科學家的發明拯救了多少生命進行排名的。合成化肥的發明者弗里茲·哈博（Fritz Haber）和卡爾·博什（Carl Bosch）排名第一，因為他們的發明解決了半個多世紀的世界糧食問題，總共拯救了27.2億的人口。人們熟知的路易斯·巴斯德，提出了著名的疾病細菌理論，但并沒有擠進前十。艾斯維爾特給我展示這個網站的時候說：“這才是真正有用的。”

去年，艾斯維爾特在麻省理工的媒體實驗室工作，這份工作在我看來有點奇怪。雖然這個實驗室的影響很大，但我一直認為它是致力于科技、藝術、設計和電腦學習方面的，與生物學及遺傳學沒有太大關系。伊藤穰一是這里的負責人，他告訴我：“你這樣的想法已經過時了。”

我是在伊藤的辦公室里采訪他的，他的辦公室面向查爾斯河。那天有點悶熱，大街上沒什么人，河上也沒有船只。伊藤說：“艾斯維爾特在這里很合適。”他認為在快速發展的數字時代，人們需要更多地了解CRISPR系統。他說：“在低成本驅動創新的時代，它屬于長期開放趨勢的一部分。舉個例子，計算機已無須繼續投入高成本去研發，所以它不再是大公司的專屬工具。一旦價格下降，普通群眾對于計算機的可得率也就越高。如今在生物技術里，CRISPR系統就像計算機一樣，不再是一個神秘的東西。”

通過CRISPR基因驅動的動物或植物真正運用到自然環境中還需幾年時間，還有很多的管理、政治和社會障礙要去溝通。艾斯維爾特估計，萊姆病抗體老鼠出現在南塔克特島或是瑪莎葡萄園島還需將近10年時間。但好消息是，科學上的障礙一般很快就能得到解決，所以我們翹首以盼那些致數十億人喪生的疾病會消失，具有破壞性的害蟲會滅絕，那些瀕臨滅絕的物種類似于黑足雪貂會保留下來，但想實施這種根本的科學變化還需改變公眾對自然世界的態度。

尷尬處境

艾斯維爾特在麻省理工還有個目標就是促進社會公眾對基因驅動之類革命性生物技術的態度轉變。他認為自然等同于好的這個概念是滑稽的，他工作的一部分就是要挑戰這個觀念。他告訴我，我們應該將智能設計作為遺傳學的一個工具。整個宇宙錯綜復雜、種類多樣，自然選擇的過程也是很復雜的，一定有東西或者某個規律對進化進行引導。真相很普通但又很非凡：在40億年的進化中，由于自然選擇和隨機的基因突變確保了最有效的基因能夠存活、最弱的基因被淘汰。可現在有了CRISPR系統和其他生物合成技術，智能設計有了一個全新的意義：進化很快會由人類控制。

對于艾斯維爾特來說，這個階段很快就會來。他說：“自然選擇是令人厭惡和不道德的。”引用丁尼生的話說，自然是“腥牙血爪”的。艾斯維爾特不同意盧梭的觀點，認為人類本質上并沒有得到上天的任何恩賜。而且，那些認為自然界純真和諧的觀點會令他惡心。他說：“在我的認知世界里，我并不認為自然的本質是好的、純潔的，我不理解為什么人們會這么想，要知道人們一直受自然的擺布。”

之后他又說人類不再需要看自然的眼色或是用更粗暴的方式去控制自然，“當自然傷害我們時，我們通常利用化學和物理進行攻擊。為了消滅害蟲，我們制成了殺蟲劑，但往往將其他昆蟲也殺死了。為了消除蚊子，我們用推土機填埋沼澤，成功地消滅了蚊子，但同時毀掉了很多濕地和其他物種。想象一下有個昆蟲喜歡吃你的莊稼，如果你有基因驅動技術，而且你知道這個昆蟲的嗅覺是如何運作的，你只需要稍稍修改幾個小程序。這個昆蟲還能繼續待在這個生態圈里，但它不再對你的莊稼感興趣了。這比我們現在干預自然采取的措施要好很多。”

但是，技術永遠是一把雙刃劍。科學家若能重寫蚊子的基因，使他們不再傳播瘧疾、登革熱、寨卡或其他傳播疾病，那么他們同樣也能使昆蟲變為一種武器。今年早些時候，國家情報局總監詹姆斯·克拉伯（James Clapper）將基因編輯列為潛在的大規模殺傷武器。一些科學家認為他有點夸張了，但在美國國家科學院出版的一篇論文上寫道：這種想法挺正常的，我們或許能得到一個帶有特殊病毒的蚊子。換句話說，恐怖分子或許會利用這點，將毒素加入蚊子的基因中，在傳播瘧疾的過程中把毒素也帶給對方。就在感恩節前，總統科技顧問委員會就警告白宮，基因編輯技術可能將一個普通的病毒變成生化武器。艾斯維爾特有一天告訴我說：“我最害怕的是這項技術還沒取得應有的效果就落入壞人的手中，好幾次我都在夢中驚醒。”

前不久，分子生物學工具還是很貴的，只有少部分人能夠接觸這類實驗，更別說想辦法害人了。但CRISPR的出現改變了這一現象，毋庸置疑，這將加快很多領域的發展。但就是因為這種易獲得性導致了很大的風險。現在，DNA測序在網上就能買到，并且很便宜。任何對這方面感興趣的愛好者，無論他水平如何，只要花不超過1 000美元就能獲得一個病毒以及所有編輯它的工具。

幾個世紀以來，從《魔法師的學徒》和《浮士德》到《科學怪人》和《侏羅紀公園》，人們好心創造某種高級的生命形式，但害怕它最終不受人類控制。現在這種恐懼加深了。艾斯維爾特有個顧慮，他希望推動基因驅動技術的發展，但他又堅持要防范這種技術落入壞人手中。他在劍橋的一個峰會上告訴聽眾：“我的問題就在這里，因為我是一個獨立的科學家，在實驗室里我可以超出法定范圍，改變我想改變的任何病毒，法律根本就不知道我在做什么。”

艾斯維爾特說：“科學實驗要想發展就需要一套新的方法。在醫藥界，做任何研究之前，我們都要提前得到允許，慢慢已成為一種標準。但是在實驗室里，我們并不用告訴其他人我們在干什么。實驗室里的透明度很小，這必須要改變。”

美國的實驗室研究其實也是受管制的。實驗要得到所在研究所倫理審查委員會的同意，每周各大學科要開會，專家們各自交流自己的數據。但是激勵學術發展的資助、出版、終身任職等機制卻從來不獎勵透明度。我在采訪蓋茨基金會臨床試驗和定量研究技術支持團隊主任丹·哈特曼（Dan Hartman）時，他告訴我說：“如果你身處學術界，你會發現只有保持一定程度的神秘感，你才能不斷變強。在論文發表之前，你應該保守秘密。就是到出版這一步，你也要決定哪些內容是可以讓別人知道的，哪些不可以。”但從2017年1月份開始，蓋茨基金會要求所有由它資助的研究得到的數據都要公開發表在雜志上，要讓任何人都能夠讀到。

艾斯維爾特相信科學家還要花很長時間才能理解如何與自己所處的社會進行交流。為了更好地說明自己的觀點，艾斯維爾特引用了奧本海默的觀點。在1954年的聽證會上，奧本海默替自己辯護時說道：“剛開始我們只懂得做實驗，只有等實驗成功的時候我們才考慮如何處置它。研發原子彈的時候也是這樣。”艾斯維爾特說：“不久，我們的小孩會在學校的生物課上接觸到基因編輯，透明度就顯得異常重要。我們真的要好好思考我們將要進入的世界是什么樣的。可怕的是，一些科學家仍然沒有意識到透明化的必要性。”

這樣做是對的

距離南塔克特島會議開始一個小時之前，喬安娜·布克塔爾（Joanna Buchthal）和山姆·德福（Sam Telford）加入了我們。喬安娜是艾斯維爾特的研究生；山姆是塔夫斯大學獸醫學院的傳染病學教授，他對鹿、老鼠和蜱蟲有30多年的研究。

山姆戴著一副金絲框眼鏡，穿著一件淡綠色的襯衫，搭配一條卡其褲，帶著惠靈頓的表，看起來像學術界的“超人克拉克·肯特”。我是搭他的車一起去開會的，當時我坐在后排，左右兩旁各有一個老鼠的籠子，好在它們是空的。一路上我們在討論蜱蟲傳播疾病，他說：“近幾年來，我都在試圖說服島上的人們：只要趕盡鹿，就能消除萊姆病，只可惜沒能成功。”

我問他覺得艾斯維爾特的實驗是否會成功，他說：“我覺得南塔克特島是一個絕佳的實驗地點。首先它是一個島，這種地理條件非常適合實驗。其次大多數的南塔克特島上的居民都是受過良好教育的，他們有對自己生態環境作出判斷的能力。他們一直受到萊姆病、巴貝斯蟲病、埃立克體病等的威脅，對于這些傳染病有著強烈的恐懼。所以就算要花上百萬美元，南塔克特島和瑪莎葡萄園島上的居民也不會有什么意見。”

消除萊姆病能給幾百萬美國人帶來福音，但消滅人類致命的敵人——蚊子會是一個更了不起的挑戰。先不算黃熱病、登革熱、基孔肯雅熱以及各種形式的腦膜炎，單單瘧疾就已經害死了十幾億人。因此研發一種能夠使這些傳染病消失的蚊子是和消除天花一樣重要的成就。

但任何事情有好有壞。加拿大環保組織小組的負責人吉姆·托馬斯（Jim Thomas）告訴我：“任何有關轉基因生物（GMO）的研究都會得到批準。首先這種實驗只在實驗室里做。其次，就算應用，也只是在有限的范圍內，不會有什么風險。哪怕最后說要放到自然界，大家也不會有意見，因為大家都認為它們無法在自然界存活。但今天我們的技術不但能使GMO存活，而且還能讓它占主導的位置。”

在2016年9月世界自然保護聯盟的會議上，托馬斯的團隊呼吁停止一切有關基因驅動的研究。雖然大型的科學組織沒有通過這個提議，但是它引起了科學家的恐懼：隱秘、誤解、追求利益或者為了自己的成就感，萬一這些使原本能夠拯救上億條生命的技術成為一種災難，那就完了。

每一個新技術的出現，無論是轉基因食品還是無人駕駛車，都需要我們對風險和成就一起考慮。對于改變整個生態平衡的基因驅動技術來說，意見兩極分化。部分原因是這個技術對于非洲有巨大的用處。而在過去，西方科學家一直在未經非洲人民許可的情況下，甚至在他們不知情的情況下將他們作為自己的研究對象。

在醫藥界，道德倫理選擇很少是直言不諱的。之前在烏干達進行的艾滋病疫苗實驗就招致很多西方公共衛生官員的強烈不滿。一些人認為在那些無法做出判斷的人身上進行臨床試驗是不道德的。大多數學術人員都認同醫療倫理道德的普遍性，如果在美國不能進行的實驗當然也不能在烏干達進行。

然而，坎帕拉的一位醫療官員幾年前告訴我：“雖然我們也很看重原則，但我們身陷死亡的恐懼太久了，我們不能依靠原則來避免死亡。”

發展是硬道理

1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克發表了生命密碼的4個組成部分：腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶。打那以后，科學家就一直試圖用遺傳工具控制害蟲。1958年，美國昆蟲學家愛德華·萘普林（Edward F.Knipling）和雷蒙德·布什蘭德（Raymond C.Bushland）想出了消滅螺旋蛆（美洲錐蠅）的方法。螺旋蛆是以溫血動物為食的昆蟲，幾百年來，它們一直對牲畜進行感染，它們最快能在兩個禮拜不到的時間弄死一頭牛。萘普林和布什蘭德運用輻射——一種粗暴但有效的生育控制方法，使幾百萬只雄性螺旋蛆不育。然后他們將不育的雄性螺旋蛆放到大自然與雌性螺旋蛆交配，產下不育的受精卵。在此之后，這種昆蟲不育技術就被廣泛應用。兩年后，萘普林在《經濟昆蟲學雜志》發表了一篇文章，他建議可以對帶有瘧疾病毒的蚊子或其他害蟲做同樣的事情。可惜這種建議需要十幾億只不育的蚊子，而在那時候是不可能的。

2003年，英國帝國理工學院進化遺傳學教授奧斯丁·伯特（Austin Burt）在《英國皇家學會期刊》上發表了一篇論文，首次指出，科學家或許可以利用自私的基因去改變或消滅那些對人類生存不利的物種。他寫道：如果你敲除掉特定部位的基因，注入自私的基因分子，新注入的基因能夠消除那些不好的遺傳特征，比如可以消除蚊子攜帶病毒的能力。

伯特很快就意識到了這種遺傳工程最大的威脅就是：雖然沒有人質疑消滅瘧疾的價值，但也沒人能估量從物種演化的長周期來看消滅一個物種對于生態環境的影響。伯特建議科學家不必通過滅絕來控制某個致命的物種。他在“自私基因作為控制自然物種的遺傳工程學工具”論文中寫道：我們不需要滅絕一個物種，我們可以改變它的遺傳，讓它不那么危險。

那時，這項研究面臨著兩大似乎不可逾越的挑戰：第一個是由孟德爾提出的遺傳規律，遺傳基因具有隱性和顯性之分。第二個是達爾文提出的適者生存的自然規律，基因之所以能遺傳下來，是因為它們能幫助宿體更好地生存，而大多數被修改過的基因沒有這方面的功效。所以那些做出改變的基因或許會被遺傳幾代，但最終還是會屈服于自然。

但是CRISPR有著駕馭進化的特權，也是合成生物學的中心項目。伯特和他的同事安德里亞·克里桑蒂（Andrea Crisanti）創建了一套基因驅動系統，讓雌性的蚊子不育。但要釋放這批蚊子還需要走很長的流程。伯特的團隊與布基納法索、馬里、烏干達等多個國家的科學家已經達成了長期合作協議，教授這些國家的技術人員相應的知識。最終，一旦這項實驗成功并被允許推廣，他們希望運用到非洲一些瘧疾嚴重的貧窮國家，教會他們有關這方面的知識，讓他們自己決定該怎么做。

艾斯維爾特學習過伯特有關蚊子的研究，但他認為萊姆病不太適合用這個方法。改變蜱蟲的基因是可行的，但無法釋放出能夠造成影響的那么多數量的蜱蟲。但他覺得，伯特的設想有可取之處：蜱蟲是從白足鼠身上得到萊姆病毒以及其他病毒的。他可以重寫白足鼠的基因，讓白足鼠對萊姆病毒產生抗體。這種白足鼠交配后，很快其所有后代都會有萊姆病的抗體。

有了CRISPR系統和基因驅動技術，哪怕只修改一只蚊子或一朵花、一種動物或一粒種子，都能造成整個物種的基因變化。為了避免無法逆轉的錯誤，艾斯維爾特和丘奇在實驗早期的時候記錄了每一個修改的地方。他們都認為如果基因不能復原就放棄嘗試。

艾斯維爾特的團隊研發了一套計劃，防止基因驅動發展到無法控制的地步。他稱這項計劃為“雛菊驅動”，把整個基因驅動技術劃分成各個組成部分，可以想象成遺傳版本的多級火箭。每個組成成分對于整體都是至關重要的。要想傳播這個系統，必須呈列所有的部分。若未能分離，這種遺傳特征很快就會消失。

這套方法目前仍處于早期的研發階段，但研究證明它很重要。官方許可和政府執照并不能阻止物種的遷移，動物的交配。沒有控制系統的話，一項基因驅動便能快速地在全世界范圍內傳播，但是雛菊驅動能成功就能阻止這件事發生。

這項研究很有前景，它同樣傳遞了控制自然是很難的這一觀點。人類一代一代時間很長，基因變化又非常緩慢。但面臨那些帶有侵略性的蚊子和老鼠，科學家希望這個基因變化可以加快。同樣，基因的遺傳方式也是會變的。有時，也會出現水平基因轉移。一項基因驅動技術可以抑制蚊子，也能變成一個威脅。基因自身也在不斷變化。如果一個基因驅動的序列突變了，它會對不同的目標造成影響，而且這種影響是無法預測的。

2016年夏天，我在博德研究所采訪了那里的主任艾薇·理杰夫（Aviv Regev），她是世界頂級的計算生物學家之一，她主要研究不同細胞在人體中的功能以及它們如何在生物系統中互動，比如肌肉組織或器官。艾薇把改變遺傳的基因驅動技術和能用免疫細胞攻擊腫瘤的癌癥免疫療法做對比。她說：“我們可以提取一個惡性細胞的基因來判斷，也可以提取另一個基因，但是兩個基因得到的結果不會是相同的。整體和各個部分并不一致，種族生態學也是這樣。”

兩個系統都有風險，但在癌癥治療試驗中，醫生會給患者選擇，她說：“這項治療成功和失敗的概率是一半對一半，這點是提前告知患者的。”但她強調她并不反對基因驅動研究。

她說：“基因驅動技術所涉及的不再是單個的人，而是整個群體。它所產生的效果是無法預期的，這就是為什么基因驅動看上去那么嚇人。”

2016年7月，艾斯維爾特在埃德加敦公共圖書館舉行的論壇上，向瑪莎葡萄園島的居民展示了他的數據。艾斯維爾特說了他的目標：“我要讓我的整個領域都透明化。”整個演講效果很好，底下的聽眾聽得非常投入，這讓我想到幾年前我在美國本土最南端的城市基韋斯特的一個小鎮會議。當時底下的觀眾也非常投入，只不過那時是大家反對英國牛津生物技術公司的科學家打算用修改過基因的埃及伊蚊進行防止登革熱傳播的試驗。因為這個小鎮在幾年前第一次爆發這種傳染病，而英國牛津生物技術公司的試驗也是在當地的蚊蟲控制官員的要求下進行的。

在巴西，我親眼看到英國牛津生物技術公司將幾百萬只基因修改過的蚊子釋放到自然界。那里大多數的居民，因為長時間深受登革熱的痛苦，所以特別高興、特別感激。

艾斯維爾特和英國牛津生物技術公司受到區別對待的原因再清楚不過了。英國牛津生物技術公司是一家追求盈利的企業，而艾斯維爾特是一個希望科學能夠透明化的個體。不過更簡單的原因是：巴西人民深受登革熱之苦，而新英格蘭人民害怕萊姆病，他們迫切需要能夠消除它們的方法，而基韋斯特人受登革熱的影響并不大。

自從有了人類之后，我們就一直在改變周圍的環境。現在我們面臨的問題不是要不要繼續改變環境，而是如何改變環境。通過混合的育種技術，我們得到轉基因作物，培育了很多動物，把幾百萬畝的樹林變成了農田。基因驅動是一個不一樣的技術，一個小小的昆蟲能夠影響我們的未來。

艾斯維爾特說：“我一直在想我為什么要做這件事，我覺得現實留給我們的選擇并不多。我們依靠自身的力量發展了科技，我們不能因為有風險而不去做這件事，我們需要新的發明。當然了，人們也能說，如今一切都好，沒必要嘗試這么有風險的東西，可前提是一切都好。如今我們面臨最大的威脅就是認為不干預自然就是最好的事情。”

[資料來源：The New Yorker][責任編輯：彥隱]

本文作者麥克·斯貝克特（Michael Specter），1998年擔任《紐約客》記者，一直關注艾滋病、肺結核、瘧疾、農業生物技術、禽流感、淡水資源減少問題以及合成生物學領域。