0:00:00.844,0:00:03.290
这是一个有关于基因驱动的演讲，

0:00:03.290,0:00:05.883
但首先我先讲一个小故事。

0:00:06.621,0:00:09.838
20年前，一位名为安东尼·詹姆斯的

0:00:09.838,0:00:12.181
生物学家正致力于培育不会传播

0:00:12.181,0:00:14.790
疟疾的蚊子。

0:00:15.683,0:00:19.739
想法很好，但是结果是失败的。

0:00:20.596,0:00:23.250
首先，让蚊子不携带疟疾

0:00:23.250,0:00:25.287
是非常困难的。

0:00:26.286,0:00:29.887
最终，詹姆斯在几年之前

0:00:29.887,0:00:31.912
利用添加基因的方式才使

0:00:31.912,0:00:34.746
蚊子抵抗疟原虫的寄生成为可能。

0:00:35.551,0:00:37.373
但是接下来还有一个问题。

0:00:38.043,0:00:40.879
我们有了抵抗疟疾的蚊子，

0:00:40.879,0:00:44.495
要如何替换那些携带疟疾的蚊子呢？

0:00:46.107,0:00:47.564
有很多方案，

0:00:47.564,0:00:49.611
方案一主要依靠培育的办法，

0:00:49.611,0:00:52.722
向大自然中释放一群新型的

0:00:52.722,0:00:54.062
经过基因改造的蚊子，

0:00:54.062,0:00:56.079
寄希望于它们大量繁殖，[br]稀释原来的基因。

0:00:56.673,0:00:58.601
可是问题在于差不多要释放

0:00:58.601,0:01:03.075
10倍于原来蚊子数量的[br]转基因蚊子才有效果。

0:01:03.075,0:01:05.176
如果一个小镇上有一万只蚊子，

0:01:05.176,0:01:07.325
就要释放十万只转基因蚊子。

0:01:08.229,0:01:09.113
可以想象

0:01:09.113,0:01:12.151
小镇村民肯定不会接受这个方案。

0:01:12.151,0:01:13.331
（笑声）

0:01:14.963,0:01:18.611
后来，今年一月的时候，[br]安东尼詹姆斯收到了一封来自于

0:01:18.611,0:01:20.642
一名叫伊森比尔的生物学家的邮件。

0:01:21.400,0:01:24.253
比尔说他和他的研究生瓦伦蒂诺·甘茨

0:01:24.253,0:01:27.191
无意中发现了一种工具，

0:01:27.191,0:01:29.899
不仅可以保证特定的基因会被遗传，

0:01:29.899,0:01:32.028
而且基因传播的速度难以置信的快。

0:01:32.734,0:01:35.394
如果他们是对的，[br]就从基本上解决了这个

0:01:35.394,0:01:37.805
詹姆斯潜心研究20年的问题。

0:01:38.450,0:01:43.102
实验中需要两只携带抗疟疾基因的蚊子，

0:01:43.102,0:01:45.285
以及新的工具，即基因驱动装置，

0:01:45.285,0:01:46.806
一会儿我会详细介绍。

0:01:47.506,0:01:49.823
实验的设计是任何携带

0:01:49.823,0:01:51.801
抗疟疾基因的蚊子

0:01:51.805,0:01:55.824
将拥有红色的眼睛，[br]而不是常见的白色眼睛。

0:01:56.682,0:01:58.276
这只是为了更好的通过肉眼

0:01:58.276,0:02:01.293
就可以区分它们的基因携带情况。

0:02:02.192,0:02:04.823
研究者把两只抗疟疾红眼蚊子

0:02:04.823,0:02:07.606
放入一个有30只普通白眼蚊子的盒子中，

0:02:07.606,0:02:08.830
让它们自由繁殖。

0:02:09.383,0:02:13.240
两代繁殖之后，培养了3800个子二代。

0:02:14.217,0:02:16.010
这并不是让人惊讶的部分。

0:02:16.716,0:02:18.638
下面才是惊人的部分：

0:02:18.642,0:02:21.553
如果一开始只有两只红眼蚊子，

0:02:21.553,0:02:22.921
三十只白眼蚊子，

0:02:22.921,0:02:25.712
它们自由繁殖的后代大多数应该是白眼。

0:02:26.514,0:02:29.532
然而当詹姆斯打开盒子，

0:02:29.532,0:02:32.903
3800只蚊子全部都是红眼。

0:02:33.315,0:02:35.349
当我问伊森比尔这一时刻的感受时，

0:02:35.349,0:02:38.894
他太兴奋了，在电话里一直叫喊着。

0:02:39.886,0:02:42.013
因为只得到了红色眼睛的蚊子

0:02:42.013,0:02:44.815
打破了生物学的绝对基本定律，

0:02:44.815,0:02:46.287
孟德尔遗传学定律。

0:02:46.912,0:02:47.965
这部分我大概讲一下，

0:02:47.965,0:02:50.663
孟德尔遗传学认为[br]当雄性和雌性交配，

0:02:50.663,0:02:53.529
它们的后代会遗传父母各一半的基因。

0:02:53.529,0:02:57.138
所以如果本来蚊子的基因是aa[br]转基因蚊子的基因是aB，

0:02:57.138,0:02:58.954
B是抗疟疾基因，

0:02:58.954,0:03:01.385
后代应该呈现下面四种基因组合：

0:03:01.385,0:03:03.988
aa aB aa Ba。

0:03:04.884,0:03:07.147
然而使用了新的基因驱动之后，

0:03:07.147,0:03:08.709
它们全变成了aB型。

0:03:09.900,0:03:12.446
从生物的角度说这应该是不可能的。

0:03:12.446,0:03:13.780
到底发生了什么呢？

0:03:14.709,0:03:16.067
首先，

0:03:16.067,0:03:20.137
2012年一种叫做CRISPR的[br]基因修改工具进入了人们的视野。

0:03:20.701,0:03:22.645
很多人可能听说过CRISPR，

0:03:22.645,0:03:25.620
简而言之CRISPR是一种允许研究者

0:03:25.620,0:03:28.739
快速，精准，简单地修改基因的工具。

0:03:29.533,0:03:33.262
这种工具利用了一种存在于细菌中的机制。

0:03:33.266,0:03:35.246
也就是一个扮演了DNA剪刀角色的

0:03:35.246,0:03:36.604
蛋白质，

0:03:36.604,0:03:38.921
在一个RNA分子的指示下

0:03:38.921,0:03:41.183
剪刀可以作用于任何目标基因组。

0:03:41.183,0:03:44.127
就像是一个基因文字处理系统。

0:03:44.127,0:03:46.783
你可以取出整段基因，[br]再加入一个进行替换，

0:03:46.787,0:03:49.252
甚至可以编辑基因中的单个碱基。

0:03:49.646,0:03:51.599
这个工具几乎适用于所有物种。

0:03:53.328,0:03:57.042
前面我提过基因驱动有两大难题。

0:03:57.835,0:04:00.949
首先是如何培育一只

0:04:00.949,0:04:02.320
抗疟疾的蚊子。

0:04:02.320,0:04:04.517
多亏了CRISPR，我们解决了这个难题。

0:04:05.117,0:04:06.879
但是第二个问题随之而来。

0:04:07.307,0:04:09.109
如何让这个性状得以传播？

0:04:10.196,0:04:11.672
这就是这个装置精巧的地方。

0:04:12.943,0:04:16.545
几年前，哈佛大学的一名叫做[br]凯文·恩斯福尔特的生物学家

0:04:16.549,0:04:17.919
探究如果不仅仅在

0:04:17.933,0:04:21.564
新基因中使用CRISPR，[br]在剪切复制机制中

0:04:21.564,0:04:24.435
也使用CRISPR，会发生什么情况。

0:04:25.233,0:04:29.073
换言之，如果CRISPR[br]自己也进行复制粘贴会如何。

0:04:30.145,0:04:33.276
我们就得到了永动的基因修改工具。

0:04:34.458,0:04:36.192
事实果真如此。

0:04:37.037,0:04:39.899
恩斯福尔特创造的CRISPR基因驱动装置

0:04:39.899,0:04:43.576
不仅保证了性状的传播，

0:04:43.576,0:04:46.018
而且当它作用于生殖细胞的时候，

0:04:46.018,0:04:48.618
它会在每个个体的两条染色体上

0:04:48.618,0:04:51.314
自动复制粘贴新的基因。

0:04:51.743,0:04:54.124
就像是全面检索并替换的功能，

0:04:54.124,0:04:57.385
用学术术语来说，[br]就是杂合子性状纯合化。

0:04:59.045,0:05:01.650
那么这意味着什么呢？

0:05:01.650,0:05:04.398
首先，我们拥有了一个很强大，

0:05:04.398,0:05:07.085
但同时也令人担忧的新工具。

0:05:08.576,0:05:11.439
目前为止，基因驱动还并不是很有效，

0:05:11.439,0:05:12.972
这反而让我们感到欣慰。

0:05:13.425,0:05:15.771
通常，当我们对[br]有机体的基因进行研究时，

0:05:15.771,0:05:18.464
会研究一些进化中不太可能发生的改变。

0:05:18.464,0:05:20.851
生物学家可以随心所欲培育变异果蝇，

0:05:20.851,0:05:22.288
根本不用担心任何后果。

0:05:22.288,0:05:25.645
就算有些逃出了实验室，[br]也无法在自然界中存活和繁殖。

0:05:26.750,0:05:29.937
基因驱动的强大和可怕之处在于

0:05:29.937,0:05:31.757
这种情况不再是理所当然的了。

0:05:33.092,0:05:36.736
想象新的性状并没有一个[br]像蚊子不会飞那样的

0:05:36.736,0:05:38.759
很大的进化缺陷，

0:05:38.763,0:05:42.210
基于CRISPR的基因驱动将很快地

0:05:42.210,0:05:45.266
让每一个个体拥有这种性状。

0:05:47.101,0:05:49.974
目前为止基因驱动技术还并不完善，

0:05:49.974,0:05:52.188
但是詹姆斯和恩斯福尔特相信[br]最终我们可以做到。

0:05:53.339,0:05:57.157
好消息是它拥有美好的前景。

0:05:57.157,0:05:58.945
只要在1%的疟蚊身上使用

0:05:58.945,0:06:01.309
含有抗疟疾基因的基因驱动装置，

0:06:01.309,0:06:03.091
疟蚊就是传播疟疾的蚊子，

0:06:03.488,0:06:07.607
研究者预测一年之内[br]所有疟蚊都会获得新的基因。

0:06:08.178,0:06:11.047
所以一年之内就可以根除疟疾。

0:06:11.455,0:06:14.141
实际上我们还需要几年时间来进行试验，

0:06:14.141,0:06:18.063
但是目前，每天仍有1000个孩子死于疟疾。

0:06:18.063,0:06:20.283
一年之内这个数字可能几乎下降为0。

0:06:20.966,0:06:25.082
登革热、基孔肯雅热、黄热病[br]也可以同样被根除。

0:06:25.082,0:06:26.616
这项技术会越来越成熟。

0:06:27.215,0:06:29.575
如果你想根除入侵物种，

0:06:29.575,0:06:31.838
比如五大湖中的亚洲鲤鱼。

0:06:32.434,0:06:34.352
只要使用基因驱动

0:06:34.352,0:06:36.799
让鱼群只能繁衍雄性后代。

0:06:37.386,0:06:41.568
几代之后没有了雌性鲤鱼，[br]鲤鱼种群就会随之消失。

0:06:41.568,0:06:44.451
理论上我们可以通过这个方式保护

0:06:44.451,0:06:46.378
上百种濒临灭绝的本地物种。

0:06:47.410,0:06:50.681
上面都是好的部分，

0:06:50.681,0:06:52.013
下面说说负面影响。

0:06:53.070,0:06:55.072
基因驱动的效率太高，

0:06:55.072,0:06:59.007
以至于不经意释放的样本都可能[br]在短时间内引起整个种群的

0:06:59.007,0:07:00.161
巨大改变。

0:07:01.178,0:07:03.288
詹姆斯做好了预防措施。

0:07:03.288,0:07:05.478
他在一个生物控制实验室繁殖蚊子，

0:07:05.478,0:07:08.100
并且蚊子也并不是美国本土的种类，

0:07:08.100,0:07:09.659
所以就算蚊子逃跑了，

0:07:09.659,0:07:12.668
也会因为没有办法交配而灭绝。

0:07:12.668,0:07:16.765
但是如果有一些携带[br]只繁殖雄性后代基因驱动的亚洲鲤鱼

0:07:16.765,0:07:20.718
偶然从五大湖被带回了亚洲，

0:07:20.718,0:07:24.177
这可能会让整个亚洲鲤鱼种群灭绝。

0:07:25.930,0:07:28.826
鉴于现在世界联系的紧密程度，[br]这是很有可能的。

0:07:28.826,0:07:31.437
这也是为什么会出现物种入侵。

0:07:31.912,0:07:33.080
这是鱼类的情况。

0:07:33.428,0:07:36.010
而像蚊子和果蝇一类的生物，

0:07:36.010,0:07:37.784
它们经常漂洋过海，

0:07:37.784,0:07:40.135
基本上是没有办法限制它们的。

0:07:41.754,0:07:43.920
另外一个坏消息，

0:07:43.920,0:07:46.242
基因驱动不一定被限制在

0:07:46.242,0:07:48.115
我们所谓的靶物种上。

0:07:48.556,0:07:50.029
这是源于基因流动，

0:07:50.029,0:07:52.356
基因流动意思是相似的物种

0:07:52.356,0:07:53.872
偶尔会彼此杂交。

0:07:53.872,0:07:56.957
如果发生了杂交，[br]有可能基因驱动会穿过物种的限制，

0:07:56.957,0:07:59.658
比如亚洲鲤鱼可能会影响[br]其他的鲤鱼种类。

0:07:59.658,0:08:03.397
如果基因驱动只是改变了一个性状，[br]比如眼睛颜色，可能还好。

0:08:03.397,0:08:05.678
而实际上，近期很可能将会有

0:08:05.678,0:08:08.279
大量奇怪的果蝇被培育出来。

0:08:09.390,0:08:10.547
不过如果基因驱动

0:08:10.547,0:08:13.581
被用于毁灭物种，可能会导致大的灾难。

0:08:14.351,0:08:17.873
更为可怕的是基因驱动的技术，

0:08:17.873,0:08:21.578
这种能够培育含有基因驱动的有机体的技术，

0:08:21.578,0:08:24.946
基本上在世界上[br]任何一个实验室都可以做到。

0:08:24.946,0:08:26.316
本科生就可以做到。

0:08:27.209,0:08:31.021
甚至有天赋的高中生[br]在有设备的情况下都可以做到。

0:08:32.526,0:08:34.835
这就很可怕了。

0:08:35.351,0:08:37.531
（笑声）

0:08:37.531,0:08:40.455
有趣的是，几乎每一个[br]和我探讨基因驱动的科学家

0:08:40.455,0:08:44.370
都不认为基因驱动实际上那么可怕和危险。

0:08:44.370,0:08:46.132
一部分原因是他们相信科学家们

0:08:46.132,0:08:49.240
使用这个技术时都会非常小心谨慎。

0:08:49.240,0:08:50.178
（笑声）

0:08:50.178,0:08:51.548
目前为止确实如此。

0:08:52.302,0:08:54.982
不过基因驱动也有一些实际的限制。

0:08:54.982,0:08:58.331
首先它只能应用于有性生殖的物种。

0:08:58.704,0:09:02.116
所以谢天谢地，[br]它们并不能用在细菌和病毒的培育上。

0:09:02.116,0:09:05.310
其次，性状只有在不停繁衍下才会传播。

0:09:05.310,0:09:07.393
所以只有在繁殖周期很短的物种中

0:09:07.393,0:09:10.677
改变或者灭绝种群才是可能的。

0:09:10.677,0:09:13.537
比如昆虫或者类似于鼠类[br]或者鱼类的小型脊椎动物。

0:09:14.438,0:09:16.699
对于大象或者人类，可能需要几百年，

0:09:16.703,0:09:19.103
改变的性状才可能传播的足够广。

0:09:20.079,0:09:25.221
另外，就算有CRISPR，想要制造一个真正[br]可以引发灭绝的性状也不是简单的事。

0:09:26.079,0:09:27.682
比如你想制造一种果蝇，

0:09:27.682,0:09:30.181
它们以普通水果为食，[br]而不是腐烂的水果，

0:09:30.181,0:09:33.018
打算以此摧毁美国的农业。

0:09:33.018,0:09:34.372
首先你要搞清楚，

0:09:34.372,0:09:37.378
哪个基因控制果蝇的择食，

0:09:37.378,0:09:39.965
这已经是很复杂的项目了。

0:09:40.489,0:09:43.757
接下来你要根据你的想法通过改变基因

0:09:43.757,0:09:45.349
去改变果蝇的习性，

0:09:45.349,0:09:48.154
这将是更加复杂的项目。

0:09:48.154,0:09:49.416
甚至可能压根儿没什么效果，

0:09:49.416,0:09:52.014
因为基因对于行为的控制是非常复杂的。

0:09:52.014,0:09:53.656
所以如果你是一个恐怖分子，

0:09:53.656,0:09:55.738
你会选择开始一个耗时多年的

0:09:55.738,0:09:59.339
艰苦卓绝的也许还没有结果的实验，

0:09:59.339,0:10:01.340
还是直接选择炸毁目的地？

0:10:01.340,0:10:03.055
多半是后者。

0:10:03.498,0:10:05.532
而且至少在理论上，

0:10:05.532,0:10:09.070
制造一个逆转驱动装置也应该很简单。

0:10:09.070,0:10:12.792
这样就可以覆盖[br]第一个基因驱动进行的改变。

0:10:12.792,0:10:15.110
所以如果你对于改变的结果不满意，

0:10:15.110,0:10:17.947
启动第二个装置取消改变，

0:10:17.947,0:10:19.147
至少理论上是可行的。

0:10:21.374,0:10:23.096
那么这一切到底告诉了我们什么呢？

0:10:24.604,0:10:28.199
我们现在可以随意改变整个种群。

0:10:29.017,0:10:30.183
是这样么？

0:10:30.552,0:10:31.917
我们扮演上帝的角色了么？

0:10:33.972,0:10:35.305
我不这么认为。

0:10:36.094,0:10:37.321
我想说的是：

0:10:38.329,0:10:40.227
首先，很多睿智的人

0:10:40.227,0:10:43.067
现在已经开始讨论如何规范基因驱动。

0:10:43.598,0:10:46.156
与此同时另外一些聪明的人

0:10:46.156,0:10:48.281
开始制定安全保护措施，

0:10:48.281,0:10:51.873
比如让基因驱动自我调控，[br]或者在经过几代之后逐渐消失。

0:10:52.644,0:10:53.844
这是很好的。

0:10:54.313,0:10:56.860
但是这项技术仍然需要更多讨论。

0:10:58.059,0:10:59.703
而且鉴于基因驱动的本质，

0:10:59.703,0:11:01.503
全球都应该参与到讨论之中。

0:11:02.131,0:11:04.838
如果肯尼亚想使用一个基因驱动[br]但坦桑尼亚不想怎么办？

0:11:05.241,0:11:08.608
谁来决定可以广泛传播的基因驱动[br]什么时候释放？

0:11:10.874,0:11:12.828
我不知道答案。

0:11:13.618,0:11:15.580
接下来我们能做的

0:11:15.580,0:11:18.478
是实事求是的讨论利弊，

0:11:18.478,0:11:20.730
并且对我们做出的选择负责。

0:11:21.817,0:11:25.704
我的意思是，[br]不仅仅是选择使用基因驱动，

0:11:25.704,0:11:27.753
也可以选择禁用它。

0:11:29.111,0:11:32.062
人类倾向的最安全的方案

0:11:32.062,0:11:33.904
就是维持现状。

0:11:34.905,0:11:36.477
但是事实往往不一定如此。

0:11:37.711,0:11:41.096
基因驱动确实有风险，也需要认真讨论，

0:11:41.096,0:11:44.286
但是疟疾现在每天都夺去1000个人的生命。

0:11:44.977,0:11:48.525
为了对抗疟疾我们播撒了[br]对于其他物种，包括两栖类和鸟类

0:11:48.525,0:11:50.135
都伤害巨大的杀虫剂。

0:11:51.668,0:11:54.516
所以如果接下来的几个月[br]你听到了基因驱动，

0:11:54.516,0:11:56.804
你们一定会听到的，

0:11:56.804,0:11:58.372
请记住我说的话。

0:11:58.372,0:12:00.422
行动意味着风险，

0:12:00.426,0:12:02.583
但是有时无动于衷更加致命。

0:12:04.746,0:12:12.566
（掌声）