1
00:00:00,844 --> 00:00:03,290
这是一个有关于基因驱动的演讲，

2
00:00:03,290 --> 00:00:05,883
但首先我先讲一个小故事。

3
00:00:06,621 --> 00:00:09,838
20年前，一位名为安东尼·詹姆斯的

4
00:00:09,838 --> 00:00:12,181
生物学家正致力于培育不会传播

5
00:00:12,181 --> 00:00:14,790
疟疾的蚊子。

6
00:00:15,683 --> 00:00:19,739
想法很好，但是结果是失败的。

7
00:00:20,596 --> 00:00:23,250
首先，让蚊子不携带疟疾

8
00:00:23,250 --> 00:00:25,287
是非常困难的。

9
00:00:26,286 --> 00:00:29,887
最终，詹姆斯在几年之前

10
00:00:29,887 --> 00:00:31,912
利用添加基因的方式才使

11
00:00:31,912 --> 00:00:34,746
蚊子抵抗疟原虫的寄生成为可能。

12
00:00:35,551 --> 00:00:37,373
但是接下来还有一个问题。

13
00:00:38,043 --> 00:00:40,879
我们有了抵抗疟疾的蚊子，

14
00:00:40,879 --> 00:00:44,495
要如何替换那些携带疟疾的蚊子呢？

15
00:00:46,107 --> 00:00:47,564
有很多方案，

16
00:00:47,564 --> 00:00:49,611
方案一主要依靠培育的办法，

17
00:00:49,611 --> 00:00:52,722
向大自然中释放一群新型的

18
00:00:52,722 --> 00:00:54,062
经过基因改造的蚊子，

19
00:00:54,062 --> 00:00:56,079
寄希望于它们大量繁殖，
稀释原来的基因。

20
00:00:56,673 --> 00:00:58,601
可是问题在于差不多要释放

21
00:00:58,601 --> 00:01:03,075
10倍于原来蚊子数量的
转基因蚊子才有效果。

22
00:01:03,075 --> 00:01:05,176
如果一个小镇上有一万只蚊子，

23
00:01:05,176 --> 00:01:07,325
就要释放十万只转基因蚊子。

24
00:01:08,229 --> 00:01:09,113
可以想象

25
00:01:09,113 --> 00:01:12,151
小镇村民肯定不会接受这个方案。

26
00:01:12,151 --> 00:01:13,331
（笑声）

27
00:01:14,963 --> 00:01:18,611
后来，今年一月的时候，
安东尼詹姆斯收到了一封来自于

28
00:01:18,611 --> 00:01:20,642
一名叫伊森比尔的生物学家的邮件。

29
00:01:21,400 --> 00:01:24,253
比尔说他和他的研究生瓦伦蒂诺·甘茨

30
00:01:24,253 --> 00:01:27,191
无意中发现了一种工具，

31
00:01:27,191 --> 00:01:29,899
不仅可以保证特定的基因会被遗传，

32
00:01:29,899 --> 00:01:32,028
而且基因传播的速度难以置信的快。

33
00:01:32,734 --> 00:01:35,394
如果他们是对的，
就从基本上解决了这个

34
00:01:35,394 --> 00:01:37,805
詹姆斯潜心研究20年的问题。

35
00:01:38,450 --> 00:01:43,102
实验中需要两只携带抗疟疾基因的蚊子，

36
00:01:43,102 --> 00:01:45,285
以及新的工具，即基因驱动装置，

37
00:01:45,285 --> 00:01:46,806
一会儿我会详细介绍。

38
00:01:47,506 --> 00:01:49,823
实验的设计是任何携带

39
00:01:49,823 --> 00:01:51,801
抗疟疾基因的蚊子

40
00:01:51,805 --> 00:01:55,824
将拥有红色的眼睛，
而不是常见的白色眼睛。

41
00:01:56,682 --> 00:01:58,276
这只是为了更好的通过肉眼

42
00:01:58,276 --> 00:02:01,293
就可以区分它们的基因携带情况。

43
00:02:02,192 --> 00:02:04,823
研究者把两只抗疟疾红眼蚊子

44
00:02:04,823 --> 00:02:07,606
放入一个有30只普通白眼蚊子的盒子中，

45
00:02:07,606 --> 00:02:08,830
让它们自由繁殖。

46
00:02:09,383 --> 00:02:13,240
两代繁殖之后，培养了3800个子二代。

47
00:02:14,217 --> 00:02:16,010
这并不是让人惊讶的部分。

48
00:02:16,716 --> 00:02:18,638
下面才是惊人的部分：

49
00:02:18,642 --> 00:02:21,553
如果一开始只有两只红眼蚊子，

50
00:02:21,553 --> 00:02:22,921
三十只白眼蚊子，

51
00:02:22,921 --> 00:02:25,712
它们自由繁殖的后代大多数应该是白眼。

52
00:02:26,514 --> 00:02:29,532
然而当詹姆斯打开盒子，

53
00:02:29,532 --> 00:02:32,903
3800只蚊子全部都是红眼。

54
00:02:33,315 --> 00:02:35,349
当我问伊森比尔这一时刻的感受时，

55
00:02:35,349 --> 00:02:38,894
他太兴奋了，在电话里一直叫喊着。

56
00:02:39,886 --> 00:02:42,013
因为只得到了红色眼睛的蚊子

57
00:02:42,013 --> 00:02:44,815
打破了生物学的绝对基本定律，

58
00:02:44,815 --> 00:02:46,287
孟德尔遗传学定律。

59
00:02:46,912 --> 00:02:47,965
这部分我大概讲一下，

60
00:02:47,965 --> 00:02:50,663
孟德尔遗传学认为
当雄性和雌性交配，

61
00:02:50,663 --> 00:02:53,529
它们的后代会遗传父母各一半的基因。

62
00:02:53,529 --> 00:02:57,138
所以如果本来蚊子的基因是aa
转基因蚊子的基因是aB，

63
00:02:57,138 --> 00:02:58,954
B是抗疟疾基因，

64
00:02:58,954 --> 00:03:01,385
后代应该呈现下面四种基因组合：

65
00:03:01,385 --> 00:03:03,988
aa aB aa Ba。

66
00:03:04,884 --> 00:03:07,147
然而使用了新的基因驱动之后，

67
00:03:07,147 --> 00:03:08,709
它们全变成了aB型。

68
00:03:09,900 --> 00:03:12,446
从生物的角度说这应该是不可能的。

69
00:03:12,446 --> 00:03:13,780
到底发生了什么呢？

70
00:03:14,709 --> 00:03:16,067
首先，

71
00:03:16,067 --> 00:03:20,137
2012年一种叫做CRISPR的
基因修改工具进入了人们的视野。

72
00:03:20,701 --> 00:03:22,645
很多人可能听说过CRISPR，

73
00:03:22,645 --> 00:03:25,620
简而言之CRISPR是一种允许研究者

74
00:03:25,620 --> 00:03:28,739
快速，精准，简单地修改基因的工具。

75
00:03:29,533 --> 00:03:33,262
这种工具利用了一种存在于细菌中的机制。

76
00:03:33,266 --> 00:03:35,246
也就是一个扮演了DNA剪刀角色的

77
00:03:35,246 --> 00:03:36,604
蛋白质，

78
00:03:36,604 --> 00:03:38,921
在一个RNA分子的指示下

79
00:03:38,921 --> 00:03:41,183
剪刀可以作用于任何目标基因组。

80
00:03:41,183 --> 00:03:44,127
就像是一个基因文字处理系统。

81
00:03:44,127 --> 00:03:46,783
你可以取出整段基因，
再加入一个进行替换，

82
00:03:46,787 --> 00:03:49,252
甚至可以编辑基因中的单个碱基。

83
00:03:49,646 --> 00:03:51,599
这个工具几乎适用于所有物种。

84
00:03:53,328 --> 00:03:57,042
前面我提过基因驱动有两大难题。

85
00:03:57,835 --> 00:04:00,949
首先是如何培育一只

86
00:04:00,949 --> 00:04:02,320
抗疟疾的蚊子。

87
00:04:02,320 --> 00:04:04,517
多亏了CRISPR，我们解决了这个难题。

88
00:04:05,117 --> 00:04:06,879
但是第二个问题随之而来。

89
00:04:07,307 --> 00:04:09,109
如何让这个性状得以传播？

90
00:04:10,196 --> 00:04:11,672
这就是这个装置精巧的地方。

91
00:04:12,943 --> 00:04:16,545
几年前，哈佛大学的一名叫做
凯文·恩斯福尔特的生物学家

92
00:04:16,549 --> 00:04:17,919
探究如果不仅仅在

93
00:04:17,933 --> 00:04:21,564
新基因中使用CRISPR，
在剪切复制机制中

94
00:04:21,564 --> 00:04:24,435
也使用CRISPR，会发生什么情况。

95
00:04:25,233 --> 00:04:29,073
换言之，如果CRISPR
自己也进行复制粘贴会如何。

96
00:04:30,145 --> 00:04:33,276
我们就得到了永动的基因修改工具。

97
00:04:34,458 --> 00:04:36,192
事实果真如此。

98
00:04:37,037 --> 00:04:39,899
恩斯福尔特创造的CRISPR基因驱动装置

99
00:04:39,899 --> 00:04:43,576
不仅保证了性状的传播，

100
00:04:43,576 --> 00:04:46,018
而且当它作用于生殖细胞的时候，

101
00:04:46,018 --> 00:04:48,618
它会在每个个体的两条染色体上

102
00:04:48,618 --> 00:04:51,314
自动复制粘贴新的基因。

103
00:04:51,743 --> 00:04:54,124
就像是全面检索并替换的功能，

104
00:04:54,124 --> 00:04:57,385
用学术术语来说，
就是杂合子性状纯合化。

105
00:04:59,045 --> 00:05:01,650
那么这意味着什么呢？

106
00:05:01,650 --> 00:05:04,398
首先，我们拥有了一个很强大，

107
00:05:04,398 --> 00:05:07,085
但同时也令人担忧的新工具。

108
00:05:08,576 --> 00:05:11,439
目前为止，基因驱动还并不是很有效，

109
00:05:11,439 --> 00:05:12,972
这反而让我们感到欣慰。

110
00:05:13,425 --> 00:05:15,771
通常，当我们对
有机体的基因进行研究时，

111
00:05:15,771 --> 00:05:18,464
会研究一些进化中不太可能发生的改变。

112
00:05:18,464 --> 00:05:20,851
生物学家可以随心所欲培育变异果蝇，

113
00:05:20,851 --> 00:05:22,288
根本不用担心任何后果。

114
00:05:22,288 --> 00:05:25,645
就算有些逃出了实验室，
也无法在自然界中存活和繁殖。

115
00:05:26,750 --> 00:05:29,937
基因驱动的强大和可怕之处在于

116
00:05:29,937 --> 00:05:31,757
这种情况不再是理所当然的了。

117
00:05:33,092 --> 00:05:36,736
想象新的性状并没有一个
像蚊子不会飞那样的

118
00:05:36,736 --> 00:05:38,759
很大的进化缺陷，

119
00:05:38,763 --> 00:05:42,210
基于CRISPR的基因驱动将很快地

120
00:05:42,210 --> 00:05:45,266
让每一个个体拥有这种性状。

121
00:05:47,101 --> 00:05:49,974
目前为止基因驱动技术还并不完善，

122
00:05:49,974 --> 00:05:52,188
但是詹姆斯和恩斯福尔特相信
最终我们可以做到。

123
00:05:53,339 --> 00:05:57,157
好消息是它拥有美好的前景。

124
00:05:57,157 --> 00:05:58,945
只要在1%的疟蚊身上使用

125
00:05:58,945 --> 00:06:01,309
含有抗疟疾基因的基因驱动装置，

126
00:06:01,309 --> 00:06:03,091
疟蚊就是传播疟疾的蚊子，

127
00:06:03,488 --> 00:06:07,607
研究者预测一年之内
所有疟蚊都会获得新的基因。

128
00:06:08,178 --> 00:06:11,047
所以一年之内就可以根除疟疾。

129
00:06:11,455 --> 00:06:14,141
实际上我们还需要几年时间来进行试验，

130
00:06:14,141 --> 00:06:18,063
但是目前，每天仍有1000个孩子死于疟疾。

131
00:06:18,063 --> 00:06:20,283
一年之内这个数字可能几乎下降为0。

132
00:06:20,966 --> 00:06:25,082
登革热、基孔肯雅热、黄热病
也可以同样被根除。

133
00:06:25,082 --> 00:06:26,616
这项技术会越来越成熟。

134
00:06:27,215 --> 00:06:29,575
如果你想根除入侵物种，

135
00:06:29,575 --> 00:06:31,838
比如五大湖中的亚洲鲤鱼。

136
00:06:32,434 --> 00:06:34,352
只要使用基因驱动

137
00:06:34,352 --> 00:06:36,799
让鱼群只能繁衍雄性后代。

138
00:06:37,386 --> 00:06:41,568
几代之后没有了雌性鲤鱼，
鲤鱼种群就会随之消失。

139
00:06:41,568 --> 00:06:44,451
理论上我们可以通过这个方式保护

140
00:06:44,451 --> 00:06:46,378
上百种濒临灭绝的本地物种。

141
00:06:47,410 --> 00:06:50,681
上面都是好的部分，

142
00:06:50,681 --> 00:06:52,013
下面说说负面影响。

143
00:06:53,070 --> 00:06:55,072
基因驱动的效率太高，

144
00:06:55,072 --> 00:06:59,007
以至于不经意释放的样本都可能
在短时间内引起整个种群的

145
00:06:59,007 --> 00:07:00,161
巨大改变。

146
00:07:01,178 --> 00:07:03,288
詹姆斯做好了预防措施。

147
00:07:03,288 --> 00:07:05,478
他在一个生物控制实验室繁殖蚊子，

148
00:07:05,478 --> 00:07:08,100
并且蚊子也并不是美国本土的种类，

149
00:07:08,100 --> 00:07:09,659
所以就算蚊子逃跑了，

150
00:07:09,659 --> 00:07:12,668
也会因为没有办法交配而灭绝。

151
00:07:12,668 --> 00:07:16,765
但是如果有一些携带
只繁殖雄性后代基因驱动的亚洲鲤鱼

152
00:07:16,765 --> 00:07:20,718
偶然从五大湖被带回了亚洲，

153
00:07:20,718 --> 00:07:24,177
这可能会让整个亚洲鲤鱼种群灭绝。

154
00:07:25,930 --> 00:07:28,826
鉴于现在世界联系的紧密程度，
这是很有可能的。

155
00:07:28,826 --> 00:07:31,437
这也是为什么会出现物种入侵。

156
00:07:31,912 --> 00:07:33,080
这是鱼类的情况。

157
00:07:33,428 --> 00:07:36,010
而像蚊子和果蝇一类的生物，

158
00:07:36,010 --> 00:07:37,784
它们经常漂洋过海，

159
00:07:37,784 --> 00:07:40,135
基本上是没有办法限制它们的。

160
00:07:41,754 --> 00:07:43,920
另外一个坏消息，

161
00:07:43,920 --> 00:07:46,242
基因驱动不一定被限制在

162
00:07:46,242 --> 00:07:48,115
我们所谓的靶物种上。

163
00:07:48,556 --> 00:07:50,029
这是源于基因流动，

164
00:07:50,029 --> 00:07:52,356
基因流动意思是相似的物种

165
00:07:52,356 --> 00:07:53,872
偶尔会彼此杂交。

166
00:07:53,872 --> 00:07:56,957
如果发生了杂交，
有可能基因驱动会穿过物种的限制，

167
00:07:56,957 --> 00:07:59,658
比如亚洲鲤鱼可能会影响
其他的鲤鱼种类。

168
00:07:59,658 --> 00:08:03,397
如果基因驱动只是改变了一个性状，
比如眼睛颜色，可能还好。

169
00:08:03,397 --> 00:08:05,678
而实际上，近期很可能将会有

170
00:08:05,678 --> 00:08:08,279
大量奇怪的果蝇被培育出来。

171
00:08:09,390 --> 00:08:10,547
不过如果基因驱动

172
00:08:10,547 --> 00:08:13,581
被用于毁灭物种，可能会导致大的灾难。

173
00:08:14,351 --> 00:08:17,873
更为可怕的是基因驱动的技术，

174
00:08:17,873 --> 00:08:21,578
这种能够培育含有基因驱动的有机体的技术，

175
00:08:21,578 --> 00:08:24,946
基本上在世界上
任何一个实验室都可以做到。

176
00:08:24,946 --> 00:08:26,316
本科生就可以做到。

177
00:08:27,209 --> 00:08:31,021
甚至有天赋的高中生
在有设备的情况下都可以做到。

178
00:08:32,526 --> 00:08:34,835
这就很可怕了。

179
00:08:35,351 --> 00:08:37,531
（笑声）

180
00:08:37,531 --> 00:08:40,455
有趣的是，几乎每一个
和我探讨基因驱动的科学家

181
00:08:40,455 --> 00:08:44,370
都不认为基因驱动实际上那么可怕和危险。

182
00:08:44,370 --> 00:08:46,132
一部分原因是他们相信科学家们

183
00:08:46,132 --> 00:08:49,240
使用这个技术时都会非常小心谨慎。

184
00:08:49,240 --> 00:08:50,178
（笑声）

185
00:08:50,178 --> 00:08:51,548
目前为止确实如此。

186
00:08:52,302 --> 00:08:54,982
不过基因驱动也有一些实际的限制。

187
00:08:54,982 --> 00:08:58,331
首先它只能应用于有性生殖的物种。

188
00:08:58,704 --> 00:09:02,116
所以谢天谢地，
它们并不能用在细菌和病毒的培育上。

189
00:09:02,116 --> 00:09:05,310
其次，性状只有在不停繁衍下才会传播。

190
00:09:05,310 --> 00:09:07,393
所以只有在繁殖周期很短的物种中

191
00:09:07,393 --> 00:09:10,677
改变或者灭绝种群才是可能的。

192
00:09:10,677 --> 00:09:13,537
比如昆虫或者类似于鼠类
或者鱼类的小型脊椎动物。

193
00:09:14,438 --> 00:09:16,699
对于大象或者人类，可能需要几百年，

194
00:09:16,703 --> 00:09:19,103
改变的性状才可能传播的足够广。

195
00:09:20,079 --> 00:09:25,221
另外，就算有CRISPR，想要制造一个真正
可以引发灭绝的性状也不是简单的事。

196
00:09:26,079 --> 00:09:27,682
比如你想制造一种果蝇，

197
00:09:27,682 --> 00:09:30,181
它们以普通水果为食，
而不是腐烂的水果，

198
00:09:30,181 --> 00:09:33,018
打算以此摧毁美国的农业。

199
00:09:33,018 --> 00:09:34,372
首先你要搞清楚，

200
00:09:34,372 --> 00:09:37,378
哪个基因控制果蝇的择食，

201
00:09:37,378 --> 00:09:39,965
这已经是很复杂的项目了。

202
00:09:40,489 --> 00:09:43,757
接下来你要根据你的想法通过改变基因

203
00:09:43,757 --> 00:09:45,349
去改变果蝇的习性，

204
00:09:45,349 --> 00:09:48,154
这将是更加复杂的项目。

205
00:09:48,154 --> 00:09:49,416
甚至可能压根儿没什么效果，

206
00:09:49,416 --> 00:09:52,014
因为基因对于行为的控制是非常复杂的。

207
00:09:52,014 --> 00:09:53,656
所以如果你是一个恐怖分子，

208
00:09:53,656 --> 00:09:55,738
你会选择开始一个耗时多年的

209
00:09:55,738 --> 00:09:59,339
艰苦卓绝的也许还没有结果的实验，

210
00:09:59,339 --> 00:10:01,340
还是直接选择炸毁目的地？

211
00:10:01,340 --> 00:10:03,055
多半是后者。

212
00:10:03,498 --> 00:10:05,532
而且至少在理论上，

213
00:10:05,532 --> 00:10:09,070
制造一个逆转驱动装置也应该很简单。

214
00:10:09,070 --> 00:10:12,792
这样就可以覆盖
第一个基因驱动进行的改变。

215
00:10:12,792 --> 00:10:15,110
所以如果你对于改变的结果不满意，

216
00:10:15,110 --> 00:10:17,947
启动第二个装置取消改变，

217
00:10:17,947 --> 00:10:19,147
至少理论上是可行的。

218
00:10:21,374 --> 00:10:23,096
那么这一切到底告诉了我们什么呢？

219
00:10:24,604 --> 00:10:28,199
我们现在可以随意改变整个种群。

220
00:10:29,017 --> 00:10:30,183
是这样么？

221
00:10:30,552 --> 00:10:31,917
我们扮演上帝的角色了么？

222
00:10:33,972 --> 00:10:35,305
我不这么认为。

223
00:10:36,094 --> 00:10:37,321
我想说的是：

224
00:10:38,329 --> 00:10:40,227
首先，很多睿智的人

225
00:10:40,227 --> 00:10:43,067
现在已经开始讨论如何规范基因驱动。

226
00:10:43,598 --> 00:10:46,156
与此同时另外一些聪明的人

227
00:10:46,156 --> 00:10:48,281
开始制定安全保护措施，

228
00:10:48,281 --> 00:10:51,873
比如让基因驱动自我调控，
或者在经过几代之后逐渐消失。

229
00:10:52,644 --> 00:10:53,844
这是很好的。

230
00:10:54,313 --> 00:10:56,860
但是这项技术仍然需要更多讨论。

231
00:10:58,059 --> 00:10:59,703
而且鉴于基因驱动的本质，

232
00:10:59,703 --> 00:11:01,503
全球都应该参与到讨论之中。

233
00:11:02,131 --> 00:11:04,838
如果肯尼亚想使用一个基因驱动
但坦桑尼亚不想怎么办？

234
00:11:05,241 --> 00:11:08,608
谁来决定可以广泛传播的基因驱动
什么时候释放？

235
00:11:10,874 --> 00:11:12,828
我不知道答案。

236
00:11:13,618 --> 00:11:15,580
接下来我们能做的

237
00:11:15,580 --> 00:11:18,478
是实事求是的讨论利弊，

238
00:11:18,478 --> 00:11:20,730
并且对我们做出的选择负责。

239
00:11:21,817 --> 00:11:25,704
我的意思是，
不仅仅是选择使用基因驱动，

240
00:11:25,704 --> 00:11:27,753
也可以选择禁用它。

241
00:11:29,111 --> 00:11:32,062
人类倾向的最安全的方案

242
00:11:32,062 --> 00:11:33,904
就是维持现状。

243
00:11:34,905 --> 00:11:36,477
但是事实往往不一定如此。

244
00:11:37,711 --> 00:11:41,096
基因驱动确实有风险，也需要认真讨论，

245
00:11:41,096 --> 00:11:44,286
但是疟疾现在每天都夺去1000个人的生命。

246
00:11:44,977 --> 00:11:48,525
为了对抗疟疾我们播撒了
对于其他物种，包括两栖类和鸟类

247
00:11:48,525 --> 00:11:50,135
都伤害巨大的杀虫剂。

248
00:11:51,668 --> 00:11:54,516
所以如果接下来的几个月
你听到了基因驱动，

249
00:11:54,516 --> 00:11:56,804
你们一定会听到的，

250
00:11:56,804 --> 00:11:58,372
请记住我说的话。

251
00:11:58,372 --> 00:12:00,422
行动意味着风险，

252
00:12:00,426 --> 00:12:02,583
但是有时无动于衷更加致命。

253
00:12:04,746 --> 00:12:12,566
（掌声）