การบรรยายนี้เกี่ยวกับ การขับเคลื่อนยีน (gene drives)
แต่ฉันจะเริ่มต้น โดยการเล่าเรื่องสั้น ๆ ให้คุณฟัง
20 ปีก่อน นักชีววิทยา ชื่อว่า แอนโทนี เจมส์
ง่วนอยู่กับความคิด เกี่ยวกับการทำให้ยุง
ไม่สามารถเป็นพาหะโรคมาลาเรียได้
มันเป็นแนวคิดที่ยอดเยี่ยม และล้มเหลวไม่มากก็น้อย
แต่จะว่าไป มันยากมาก ๆ
ที่จะสร้างยุงที่ต้านมาลาเรียได้
เจมส์ทำสำเร็จในที่สุด ในเวลาเพียงไม่กี่ปี
โดยการเติมยีนที่ทำให้มันเป็นไปไม่ได้
ที่มาลาเรียพาราไซต์จะมีชีวิตรอด อยู่ภายในตัวยุง
แต่นั่นสร้างปัญหาขึ้นมาอีกอย่าง
ตอนนี้ คุณมียุงที่ต้านมาลาเรีย
คุณจะเอามันไปแทนที่ ยุงอื่น ๆ ที่มีเชื้อมาลาเรียได้อย่างไร
มันมีสองสามความคิดเห็น
แต่แผนแรกก็คือ ผสมพันธุ์
ยุงแบบใหม่ ที่มีผ่านกระบวนการพันธุวิศวกรรม
ปล่อยมันออกไปในธรรมชาติ
และหวังว่าพวกมันจะส่งต่อยีน
ปัญหาก็คือคุณจะต้องปล่อยยุง
10 เท่าของจำนวนยุงที่มีอยู่เดิม มันจึงจะสำเร็จ
ฉะนั้น ในหมู่บ้านที่มียุง 10,000 ตัว
คุณปล่อยยุงไปอีก 100,000 ตัว
อย่างที่คุณคงเดาได้
นี่คงจะไม่ใช่แผนการที่ดีต่อชาวบ้านแน่
(เสียงหัวเราะ)
จากนั้น เดือนมกราคมปีที่แล้ว แอนโทนี เจมส์ ได้รับจดหมาย
จากนักชีววิทยาชื่อว่า อีธาน ไบเออร์
ไบเออร์ กล่าวว่าเขาและ วาเลนติโน แกนทซ์ นักเรียนของเขา
ได้พบเข้ากับอุปกรณ์ ที่ไม่เพียงแต่จะรับรอง
ว่าลักษณะยีนจำเพาะจะถูกส่งต่อไป
แต่ว่ามันยังจะถูกแพร่กระจายออกไป อย่างรวดเร็วมาก
ถ้าหากพวกเขาถูก มันจะแก้ปัญหา
ที่เขาและเจมส์พยายามแก้กันมา เป็นเวลา 20 ปีได้จริง ๆ
ในการทดลอง พวกเขาตัดต่อยีนยุงสองตัว ที่มียีนต้านมาลาเรีย
และมีการขับเคลื่อนยีน ซึ่งเป็นอุปกรณ์ใหม่นี้
ซึ่งฉันจะอธิบายให้ฟังต่อไปนะคะ
ในที่สุด พวกเขาก็ได้ดำเนินการ เพื่อที่ว่ายุงตัวใดก็ตาม
ที่ได้รับยีนต้านมาลาเรีย
จะไม่มีตาสีขาวที่เป็นลักษณะปกติ แต่จะมีตาสีแดงแทน
นั่นก็เพื่อความสะดวกในการบ่งบอก
ว่ายุงตัวไหนเป็นแบบไหน ได้เพียงแค่มองดู
ฉะนั้น พวกเขานำเอายุงต้านมาลาเรียสองตัว ที่มีตาสีแดง
จับมันเข้าไปในกล่อง ที่มียุงปกติตาสีขาว 30 ตัว
และให้พวกมันผสมพันธุ์กัน
ในสองรุ่น พวกมันเหล่านั้น ให้ลูกหลานมา 3,800 ตัว
นั่นไม่ใช่ส่วนที่น่าตื่นเต้นอะไร
นี่ต่างหากที่น่าตื่นเต้น
เริ่มจากยุงตาสีแดงเพียงสองตัว
และยุงตาสีขาว 30 ตัว
คุณคาดว่าลูกหลานของมันส่วนใหญ่ จะมีตาสีขาว
แต่ทว่า เมื่อเจมส์เปิดกล่องออกดู
ยุงทั้งหมด 3,800 ตัวมีตาสีแดง
เมื่อฉันถาม อีธาน ไบเออร์ ถึงวินาทีนั้น
เขาตื่นเต้นมากเสียจนตะโกน เข้ามาทางโทรศัพท์
นั่นเป็นเพราะว่าการที่ได้ เพียงแต่ยุงตาสีแดงเท่านั้น
เป็นสิ่งที่ขัดต่อกฎเหล็กทางชีววิทยา
ซึ่งก็คือ พันธุศาสตร์แบบเมนเดล
ฉันจะอธิบายแบบเร็ว ๆ นะคะ
แต่พันธุศาสตร์แบบเมนเดลบอกว่า เมื่อตัวผู้และตัวเมียผสมพันธุ์
ลูก ๆ ของพวกมันได้รับดีเอ็นเอครึ่งหนึ่ง มาจากพ่อแม่แต่ละฝ่าย
ฉะนั้น ถ้ายุงตั้งต้นของเราเป็น aa และยุงรุ่นใหม่ของเราเป็น aB
เมื่อ B คือยีนต้านมาลาเรีย
ลูก ๆ ควรจะออกมาในสี่รูปแบบนี้ ก่อนกลางพันธุ์
aa, aB, aa, Ba
แต่ว่า ด้วยการขับเคลื่อนยีนใหม่นี้
พวกมันทุกตัวออกมาเป็น aB
ในเชิงชีววิทยา นั่นไม่ควรจะเป็นไปได้เลยด้วยซ้ำ
แล้วมันเกิดอะไรขึ้นล่ะ
สิ่งแรกที่เกิดขึ้น
คือการเข้ามาของเครื่องมือที่มีชื่อว่า CRISPR ในปี ค.ศ. 2012
พวกคุณหลายคนคงเคยได้ยิน เรื่องเกี่ยวกับ CRISPR มาบ้างแล้ว
ฉันจะพูดถึง CRISPR แค่เพียงสั้น ๆ ว่า มันเป็นเครื่องมือที่ทำให้นักวิจัย
สามารถปรับเปลี่ยนยีนได้อย่างแม่นยำ ง่าย และรวดเร็ว
มันทำเช่นนั้นโดยใช้กลไกที่มีอยู่แล้วในแบคทีเรีย
เอาง่าย ๆ คือ มันมีโปรตีนที่ทำหน้าที่เหมือนกรรไกร
และตัดดีเอ็นเอ
และมีโมเลกุลอาร์เอ็นเอ ที่กำกับกรรไกรนั้น
ไปยังจุดใด ๆ ก็ตามในจีโนม ตามที่คุณต้องการ
ผลก็คือ มันเป็นโปรแกรมเวิร์ดสำหรับยีน
คุณสามารถนำเอายีนทั้งหมดออกมา เอามันเข้าไป
หรือแก้เพียงตัวอักษรเดียวภายในยีนนั้น
และคุณสามารถทำอย่างนั้นได้ ในสิ่งมีชีวิตเกือบจะทุกชนิด
เอาล่ะ จำไว้ได้ใช่ไหมคะ ว่าฉันบอกว่า การขับเคลื่อนยีนมีปัญหาอย่างไรสองอย่าง
ปัญหาแรกคือมันยากที่จะตัดต่อยุง
ให้ต้านเชื้อมาลาเรียได้
นั่นมันไม่เป็นปัญหาอีกแล้ว ด้วยความช่วยเหลือของ CRISPR
แต่อีกปัญหาหนึ่งคือปัญหาด้านการขนส่ง
คุณจะทำให้ลักษณะที่คุณเลือก แพร่ต่อไปได้อย่างไร
แล้วตรงนี้แหละค่ะ ที่มันเจ๋งทีเดียว
สองสามปีก่อน เคลวิน เอสเวลท์ นักชีววิทยาจากฮาร์วาร์ด
สงสัยว่ามันจะเกิดอะไรขึ้น
ถ้าคุณใช้ CRISPR ไม่เพียงแต่ แทรกใหม่ยีนของคุณเพียงยีนเดียว
แต่ยังใส่กลไกการตัดและปะนั้นด้วย
หรือพูดอีกอย่างก็คือ ถ้าหาก CRISPR ยังสามารถตัดและปะตัวเองได้ล่ะจะเป็นอย่างไร
คุณจะได้เครื่องเคลื่อนที่สำหรับการตัดต่อยีน
และนั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้น
การขับเคลื่อนยีน CRISPR ที่ เอสเวลท์ สร้างขึ้น
ไม่เพียงแต่จะยืนยันว่าลักษณะที่ต้องการ จะถูกถ่ายทอดส่งต่อไป
แต่ถ้าเราใช้ในเซลล์ที่เพิ่มจำนวน (germline cell) ต่อ ๆ กันไป
มันจะตัดและปะยีนใหม่ของคุณ อย่างอัตโนมัติ
เข้าไปยังทั้งสองโครโมโซม ของแต่ละเซลล์
มันเหมือนกับการค้นหา และการแทนที่แบบทั้งหมด
หรือถ้าพูดให้เป็นวิทยาศาสตร์ มันทำให้เฮเธอโรไซกัสแป็นโฮโมไซกัส
ฉะนั้น มันหมายความว่าอย่างไรน่ะหรือคะ
อย่างหนึ่งก็คือ มันหมายความว่า เรามีเครื่องมือที่สุดจะทรงพลัง
แต่ยังเป็นที่ต้องจับตาระมัดระวัง
จนถึงตอนนี้ ข้อเท็จจริงที่ว่า การขับเคลื่อนยีนจึงยังทำงานไม่ดีนัก
ทำให้เรารู้สึกคลายกังวลลงไปบ้าง
โดยปกติแล้ว เมื่อเราเข้าไปยุ่งกับยีนของสิ่งมีชีวิต
เราทำให้มันมีความเหมาะสม ทางวิวัฒนาการลดลง
ฉะนั้น นักชีววิทยาสามารถสร้าง แมลงหวี่กลายพันธ์ุได้ตามที่พวกเขาต้องการ
โดยไม่ต้องกังวลกับมันมาก
ถ้าหากมันหลุดลอดออกไป การคัดเลือกทางธรรมชาติจะจัดการมันเอง
สิ่งที่น่าทึ่ง ทรงพลัง และน่าสะพรึง เกี่ยวกับการขับเคลื่อนยีน
ก็คือว่า มันจะไม่เป็นจริงอย่างนั้นอีกต่อไป
ลองคาดคะเนว่าลักษณะของคุณ ไม่ได้เป็นความพิการทางวิวัฒนาการอะไรมาก
อย่างยุงที่บินไม่ได้
การขับเคลื่อนยีนโดย CRISPR จะส่งต่อการเปลี่ยนแปลงนั้นไม่หยุด
จนกว่ามันจะไปอยู่ในทุก ๆ คน ในหมู่ประชากร
ทีนี้ มันไม่ง่ายเลยที่จะทำให้การขับเคลื่อนยีน ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพขนาดนั้น
แต่เจมส์และเอสเวลท์คิดว่าพวกเขาทำได้
ข่าวดีก็คือ มันเปิดประตูให้กับสิ่งที่น่าทึ่ง
ถ้าหากคุณเอาการขับเคลื่อนยีน ที่ต้านมาลาเรีย
เข้าไปยังแค่ 1 เปอร์เซ็นต์ของยุงก้นปล่อง
ซึ่งเป็นพาหะของมาลาเรีย
นักวิจัยคาดว่ามันจะแพร่กระจายออกไป ทั่วทั้งหมู่ประชากรในหนึ่งปี
ฉะนั้น ในเพียงหนึ่งปี คุณจะได้เห็นการกวาดล้างมาลาเรียจริง ๆ
ในทางปฏิบัติ เรายังต้องการอีกสองสามปี เพื่อที่จะทำอย่างนั้นได้จริง ๆ
แต่ถึงกระนั้น เด็ก 1,000 คน ต้องเสียชีวิตด้วยมาลาเรียทุกวัน
ในเวลาหนึ่งปี จำนวนนั้นคงเกือบจะเป็นศูนย์
เช่นเดียวกันกับไข้เลือดออก ชิกุนคุนยา และไข้เหลือง
และมันยังมีดีกว่านั้น
ลองคิดดูว่า คุณต้องการกำจัด สายพันธุ์ใดก็ตามที่ลุกล้ำเข้ามา
เช่น ปลาเอเชียน คาร์ป (Asian carp) ออกจากเกรธ เลค (Great Lakes)
คุณก็แค่ปลดปล่อยการขับเคลื่อนยีน
ที่จำให้ปลาผลิตแต่ลูกหลานตัวผู้
ในไม่กี่รุ่น มันจะไม่มีตัวเมียหลงเหลืออยู่ และไม่มีปลาคาร์ปอีก
ในทางทฤษฎี นั่นหมายความว่าเราสามารถ เอาสายพันธุ์ดั้งเดิมมากมาย
ที่กำลังถูกคุกคามกลับมาได้
เอาล่ะ นั่นเป็นข่าวดี
ทีนี้ข่าวร้ายบ้าง
การขับเคลื่อนยีนมีประสิทธิภาพมาก
มากเสียจนการปลดปล่อยออกไปโดยบังเอิญ สามารถเปลี่ยนสายพันธุ์ทั้งหมดได้
และมักจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว
แอนโธนี เจมส์ ก็ระมัดระวังเป็นอย่างดี
เขาผสมพันธุ์ยุงของเขา ในห้องทดลองควบคุมทางชีวภาพ
และเขายังใช้สายพันธุ์ ที่ไม่ได้เป็นสายพันธุ์ดั้งเดิมของสหรัฐฯ
เพื่อที่ว่า แม้ว่ามันจะสามารถ หลุดลอดออกไปได้
มันก็จะตายไปเอง เพราะไม่มีตัวที่มันจะไปผสมพันธุ์ด้วยได้
แต่มันก็จริงที่ว่า ถ้าหากเอเชียน คาร์ปสักโหล ที่มีการขับเคลื่อนยีนตัวผู้
ถูกนำจาก เกรธ เลค กลับไปยังเอเชีย โดยบังเอิญ
พวกมันมีโอกาสที่จะกำจัดประชากร ปลาเอเชียน คาร์ป ที่นั่นได้
และนั่นก็ไม่ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้ เมื่อพิจารณาดูว่าโลกของเราเชื่อมต่อกัน
อันที่จริง นั่นเป็นเหตุผล ว่าทำไมเราถึงมีปัญหาสิ่งมีชีวิตต่างถิ่น
และนั่นเป็นปลา
สิ่งมีชีวิตอย่างยุงและแมลงหวี่
เราไม่มีวิธีการใดที่จะควบคุมจำกัดพวกมัน
พวกมันข้ามชายแดน และมหาสมุทรตลอดเวลา
เอาล่ะ ข่าวร้ายอีกอย่าง
ก็คือการขับเคลื่อนยีน อาจไม่ได้ถูกจำกัด
อยู่กับสิ่งที่เราเรียกว่า สายพันธุ์เป้าหมาย เสมอไป
นั่นเป็นเพราะว่า การไหลของยีน (gene flow)
ซึ่งคือคำพูดหรู ๆ ของคำพูดที่ว่า สายพันธุ์ข้างเคียง
บางทีก็ผสมพันธุ์กันได้
ถ้าหากมันเกิดขึ้น มันเป็นไปได้ว่า การขับเคลื่อนยีนจะสามารถข้ามไปได้
เช่น ปลาเอเชียน คาร์ป สามารถส่งต่อยีนไปยังปลาคาร์ปอื่นได้
นั่นมันไม่ได้แย่อะไร ถ้าการขับเคลื่อนนั้น เป็นการส่งเสริมลักษณะ เช่นสีตา
อันที่จริง มันมีโอกาส ที่เราจะได้เห็นความเปลี่ยนแปลง
ในฝูงแมลงหวี่ประหลาดในอนาคตอันใกล้
แต่มันอาจเป็นหายนะได้
ถ้าการขับเคลื่อนนั้นถูกออกแบบมา เพื่อกำจัดสายพันธุ์นั้นโดยสิ้นเชิง
สิ่งสุดท้ายที่น่าเป็นห่วง คือเทคโนโลยีที่จะทำสิ่งนี้
เพื่อพันธุวิศวกรรมสิ่งมีชีวิต และรวมการขับเคลื่อนยีนเข้าไป
เป็นสิ่งพื้นฐานที่ทุกห้องทดลอง สามารถทำได้
นักเรียนปริญญาตรีก็ยังทำได้
นักวิจัยผู้มีพรสวรรค์ที่มีเครื่องมือนี้ก็ทำได้
ตอนนี้ ฉันเดาว่ามันน่ากลัวไม่น้อยทีเดียว
(เสียงหัวเราะ)
น่าสนใจนะคะ ที่นักวิทยาศาสตร์เกือบทุกคน
เหมือนจะคิดว่าการขับเคลื่อนยีน ไม่ได้น่ากลัวหรืออันตรายจริง ๆ หรอก
ส่วนหนึ่งก็เพราะว่า พวกเขาเชื่อว่า
นักวิทยาศาสตร์จะระมัดระวัง และรับผิดชอบต่อการใช้สิ่งนี้
(เสียงหัวเราะ)
ถึงตอนนี้ มันเป็นความจริง
แต่การขับเคลื่อนยีนยังมีข้อจำกัดอยู่บ้าง
อย่างหนึ่งก็คือ พวกมันทำงานได้ ในสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเท่านั้น
ฉะนั้น ขอบคุณพระเจ้า พวกมันไม่อาจใช้ได้ กับการดัดแปลงไวรัสหรือแบคทีเรีย
อีกอย่างหนึ่ง ลักษณะถูกส่งต่อออกไป ให้แค่รุ่นต่อไปเท่านั้น
ฉะนั้น การเปลี่ยนหรือการกำจัดประชากร
จะเป็นไปได้จริง ๆ ก็ต่อเมื่อ สิ่งมีชีวิตนั้น มีวัฎจักรการสืบพันธุ์ที่เร็ว
เช่นแมลง หรือสัตว์มีกระดูกสันหลัง อย่างหนู หรือปลา
ในช้างหรือคน มันอาจต้องใช้เวลาหลายศตวรรษ
เพื่อที่ลักษณะจะแพร่ออกไปกว้างพอ ที่จะทำให้เกิดผลกระทบได้
นอกจากนั้น แม้จะมี CRISPR มันก็ไม่ง่าย ที่จะวิศวกรรมลักษณะที่ทำลายล้าง
เช่นคุณต้องการสร้างแมลงหวี่
ที่กินผลไม้ปกติ แทนที่จะกินผลไม้เน่า
โดยมีจุดประสงค์ ที่จะทำลายการเกษตรของอเมริกา
อย่างแรก คุณจะต้องรู้ว่า
ยีนไหนที่ควบคุมสิ่งที่แมลงวันอย่างจะกิน
ซึ่งมันก็เป็นโครงการ ที่ซับซ้อนยาวนานอยู่แล้ว
แล้วคุณยังต้องเปลี่ยนยีนเหล่านั้น เพื่อเปลี่ยนพฤติกรรมของแมลงวัน
ให้เป็นไปในแบบที่คุณต้องการ
ซึ่งเป็นโครงการที่ซับซ้อน และยาวนานกว่าเดิมอีก
และมันอาจจะ ไม่ประสบความสำเร็จก็ได้
เพราะว่ายีนที่ควบคุมพฤติกรรมมีความซับซ้อน
ฉะนั้น ถ้าคุณเป็นผู้ก่อการร้าย และจะต้องเลือก
ระหว่างเริ่มโครงการวิจัยพื้นฐาน ที่ต้องเข็นครกขึ้นภูเขา
ที่จะต้องใช้เวลาหลายปีหมกมุ่น ในห้องทดลองและยังอาจไม่ได้ผลอะไร
หรือจะระเบิดภูเขาเผากระท่อมกันซะ ให้รู้แล้วรู้รอด
คุณก็คงจะเลือกอย่างที่สอง
มันเป็นเรื่องจริง เพราะว่าอย่างน้อยในทางทฤษฎี
มันควรที่จะค่อนข้างง่ายที่จะสร้าง สิ่งที่แรกว่า การขับเคลื่อนย้อนกลับ
นั่นเป็นสิ่งที่จะเขียนทับการเปลี่ยนแปลง ที่ทำให้เกิดขึ้นโดยการขับเคลื่อนยีนแรก
ถ้าหากคุณไม่ชอบผลของการเปลี่ยนแปลง
คุณสามารถปลดปล่อยการขับเคลื่อนที่สอง ที่จะหักล้างมันออกได้
อย่างน้อยก็ตามทฤษฎี
ฉะนั้น มันให้อะไรกับเราบ้าง
ตอนนี้เรามีความสามารถ ในการเปลี่ยนแปลงสายพันธุ์ตามที่ต้องการ
เราควรทำหรือเปล่า
เราเป็นพระเจ้าแล้วหรือยัง
ฉันคิดว่าฉันคงจะไม่พูดว่าอย่างนั้น
แต่ฉันบอกได้ว่า
ประการแรก คนฉลาด ๆ บางคน
ตอนนี้คงจะถกเถียงกัน ว่าจะควบคุมการขับเคลื่อนยีนอย่างไร
ในเวลาเดียวกัน คนฉลาด ๆ อีกพวกหนึ่ง
กำลังทำงานอย่างหนัก เพื่อสร้างแผนคุ้มกัน
เช่นการขับเคลื่อนยีนที่ควบคุมตัวเอง หรือค่อย ๆ หายไปหลังจากสองสามรุ่น
นั่นมันยอดมาก
แต่เทคโนโลยีนี้ ยังต้องการการอภิปราย
และด้วยธรรมชาติของการขับเคลื่อนยีนนี้
การอภิปรายดังกล่าวต้องอยู่ในระดับสากล
ถ้าหากเคนยาต้องการที่จะใช้มัน แต่แทนซาเนียไม่ต้องการ
ใครกันที่จะตัดสินใจว่าจะใช้มันหรือเปล่า
ฉันไม่มีคำตอบให้สำหรับคำถามนี้
ฉันคิดว่า สิ่งที่เราทำได้
ก็คือการพูดอย่างซื่อสัตย์ เกี่ยวกับความเสี่ยงและผลประโยชน์
และรับผิดชอบต่อสิ่งที่เราเลือก
ฉันหมายความว่า ไม่ใช่แค่ต่อการเลือก การใช้การขับเคลื่อนยีน
แต่ยังเป็นการเลือกที่จะไม่ใช้มันด้วย
มนุษย์มีแนวโน้มที่จะคิดว่า ทางเลือกที่ปลอดภัยที่สุด
เป็นการคงไว้ซึ่งสถานะที่เป็นอยู่เดิม
แต่นั่นก็ไม่ใช่สำหรับทุกกรณี
การขับเคลื่อนยีนมีความเสี่ยง และเราก็ต้องมาอภิปรายกัน
แต่มาลาเรียที่มีอยู่ในตอนนี้ กำลังฆ่า 1,000 ชีวิต ทุกวัน
เพื่อที่จะจัดการกับมัน เราฉีดยาฆ่าแมลง ที่สร้างความเสียหายมากมายต่อสายพันธุ์อื่น
รวมถึงสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและนก
ฉะนั้น เมื่อคุณได้ยินคำว่าการขับเคลื่อนยีน ต่อไปในอนาคต
และเชื่อฉันเถอะค่ะ คุณต้องได้ยินเรื่องนี้แน่ ๆ
จำสิ่งนี้เอาไว้
มันอาจน่ากลัวที่เราจะลงมือกระทำอะไร
แต่บางครั้ง การไม่ทำอะไรเลย ก็น่ากลัวเสียยิ่งกว่า
(เสียงปรบมือ)