WEBVTT

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

00:00:03.290 --> 00:00:05.883
但首先我先讲一个小故事。

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

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

00:00:12.181 --> 00:00:14.790
疟疾的蚊子。

NOTE Paragraph

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

00:00:20.596 --> 00:00:23.250
首先，让蚊子不携带疟疾

00:00:23.250 --> 00:00:25.287
是非常困难的。

00:00:26.286 --> 00:00:29.887
最终，詹姆斯在几年之前

00:00:29.887 --> 00:00:31.912
利用添加基因的方式才使

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

NOTE Paragraph

00:00:35.551 --> 00:00:37.373
但是接下来还有一个问题。

00:00:38.043 --> 00:00:40.879
我们有了抵抗疟疾的蚊子，

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

00:00:46.107 --> 00:00:47.564
有很多方案，

00:00:47.564 --> 00:00:49.611
方案一主要依靠培育的办法，

00:00:49.611 --> 00:00:52.722
向大自然中释放一群新型的

00:00:52.722 --> 00:00:54.062
经过基因改造的蚊子，

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。

00:00:56.673 --> 00:00:58.601
可是问题在于差不多要释放

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。

00:01:03.075 --> 00:01:05.176
如果一个小镇上有一万只蚊子，

00:01:05.176 --> 00:01:07.325
就要释放十万只转基因蚊子。

00:01:08.229 --> 00:01:09.113
可以想象

00:01:09.113 --> 00:01:12.151
小镇村民肯定不会接受这个方案。

NOTE Paragraph

00:01:12.151 --> 00:01:13.331
（笑声）

NOTE Paragraph

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

00:01:18.611 --> 00:01:20.642
一名叫伊森比尔的生物学家的邮件。

00:01:21.400 --> 00:01:24.253
比尔说他和他的研究生瓦伦蒂诺·甘茨

00:01:24.253 --> 00:01:27.191
无意中发现了一种工具，

00:01:27.191 --> 00:01:29.899
不仅可以保证特定的基因会被遗传，

00:01:29.899 --> 00:01:32.028
而且基因传播的速度难以置信的快。

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

00:01:35.394 --> 00:01:37.805
詹姆斯潜心研究20年的问题。

NOTE Paragraph

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，

00:01:43.102 --> 00:01:45.285
以及新的工具，即基因驱动装置，

00:01:45.285 --> 00:01:46.806
一会儿我会详细介绍。

00:01:47.506 --> 00:01:49.823
实验的设计是任何携带

00:01:49.823 --> 00:01:51.801
抗疟疾基因的蚊子

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。

00:01:56.682 --> 00:01:58.276
这只是为了更好的通过肉眼

00:01:58.276 --> 00:02:01.293
就可以区分它们的基因携带情况。

NOTE Paragraph

00:02:02.192 --> 00:02:04.823
研究者把两只抗疟疾红眼蚊子

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，

00:02:07.606 --> 00:02:08.830
让它们自由繁殖。

00:02:09.383 --> 00:02:13.240
两代繁殖之后，培养了3800个子二代。

00:02:14.217 --> 00:02:16.010
这并不是让人惊讶的部分。

00:02:16.716 --> 00:02:18.638
下面才是惊人的部分：

00:02:18.642 --> 00:02:21.553
如果一开始只有两只红眼蚊子，

00:02:21.553 --> 00:02:22.921
三十只白眼蚊子，

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。

00:02:26.514 --> 00:02:29.532
然而当詹姆斯打开盒子，

00:02:29.532 --> 00:02:32.903
3800只蚊子全部都是红眼。

NOTE Paragraph

00:02:33.315 --> 00:02:35.349
当我问伊森比尔这一时刻的感受时，

00:02:35.349 --> 00:02:38.894
他太兴奋了，在电话里一直叫喊着。

00:02:39.886 --> 00:02:42.013
因为只得到了红色眼睛的蚊子

00:02:42.013 --> 00:02:44.815
打破了生物学的绝对基本定律，

00:02:44.815 --> 00:02:46.287
孟德尔遗传学定律。

00:02:46.912 --> 00:02:47.965
这部分我大概讲一下，

00:02:47.965 --> 00:02:50.663
孟德尔遗传学认为
当雄性和雌性交配，

00:02:50.663 --> 00:02:53.529
它们的后代会遗传父母各一半的基因。

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，

00:02:57.138 --> 00:02:58.954
B是抗疟疾基因，

00:02:58.954 --> 00:03:01.385
后代应该呈现下面四种基因组合：

00:03:01.385 --> 00:03:03.988
aa aB aa Ba。

00:03:04.884 --> 00:03:07.147
然而使用了新的基因驱动之后，

00:03:07.147 --> 00:03:08.709
它们全变成了aB型。

00:03:09.900 --> 00:03:12.446
从生物的角度说这应该是不可能的。

NOTE Paragraph

00:03:12.446 --> 00:03:13.780
到底发生了什么呢？

00:03:14.709 --> 00:03:16.067
首先，

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。

00:03:20.701 --> 00:03:22.645
很多人可能听说过CRISPR，

00:03:22.645 --> 00:03:25.620
简而言之CRISPR是一种允许研究者

00:03:25.620 --> 00:03:28.739
快速，精准，简单地修改基因的工具。

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。

00:03:33.266 --> 00:03:35.246
也就是一个扮演了DNA剪刀角色的

00:03:35.246 --> 00:03:36.604
蛋白质，

00:03:36.604 --> 00:03:38.921
在一个RNA分子的指示下

00:03:38.921 --> 00:03:41.183
剪刀可以作用于任何目标基因组。

00:03:41.183 --> 00:03:44.127
就像是一个基因文字处理系统。

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，

00:03:46.787 --> 00:03:49.252
甚至可以编辑基因中的单个碱基。

00:03:49.646 --> 00:03:51.599
这个工具几乎适用于所有物种。

NOTE Paragraph

00:03:53.328 --> 00:03:57.042
前面我提过基因驱动有两大难题。

00:03:57.835 --> 00:04:00.949
首先是如何培育一只

00:04:00.949 --> 00:04:02.320
抗疟疾的蚊子。

00:04:02.320 --> 00:04:04.517
多亏了CRISPR，我们解决了这个难题。

00:04:05.117 --> 00:04:06.879
但是第二个问题随之而来。

00:04:07.307 --> 00:04:09.109
如何让这个性状得以传播？

00:04:10.196 --> 00:04:11.672
这就是这个装置精巧的地方。

NOTE Paragraph

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

00:04:16.549 --> 00:04:17.919
探究如果不仅仅在

00:04:17.933 --> 00:04:21.564
新基因中使用CRISPR，
在剪切复制机制中

00:04:21.564 --> 00:04:24.435
也使用CRISPR，会发生什么情况。

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。

00:04:30.145 --> 00:04:33.276
我们就得到了永动的基因修改工具。

00:04:34.458 --> 00:04:36.192
事实果真如此。

00:04:37.037 --> 00:04:39.899
恩斯福尔特创造的CRISPR基因驱动装置

00:04:39.899 --> 00:04:43.576
不仅保证了性状的传播，

00:04:43.576 --> 00:04:46.018
而且当它作用于生殖细胞的时候，

00:04:46.018 --> 00:04:48.618
它会在每个个体的两条染色体上

00:04:48.618 --> 00:04:51.314
自动复制粘贴新的基因。

00:04:51.743 --> 00:04:54.124
就像是全面检索并替换的功能，

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。

NOTE Paragraph

00:04:59.045 --> 00:05:01.650
那么这意味着什么呢？

00:05:01.650 --> 00:05:04.398
首先，我们拥有了一个很强大，

00:05:04.398 --> 00:05:07.085
但同时也令人担忧的新工具。

00:05:08.576 --> 00:05:11.439
目前为止，基因驱动还并不是很有效，

00:05:11.439 --> 00:05:12.972
这反而让我们感到欣慰。

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，

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。

00:05:18.464 --> 00:05:20.851
生物学家可以随心所欲培育变异果蝇，

00:05:20.851 --> 00:05:22.288
根本不用担心任何后果。

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。

NOTE Paragraph

00:05:26.750 --> 00:05:29.937
基因驱动的强大和可怕之处在于

00:05:29.937 --> 00:05:31.757
这种情况不再是理所当然的了。

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

00:05:36.736 --> 00:05:38.759
很大的进化缺陷，

00:05:38.763 --> 00:05:42.210
基于CRISPR的基因驱动将很快地

00:05:42.210 --> 00:05:45.266
让每一个个体拥有这种性状。

00:05:47.101 --> 00:05:49.974
目前为止基因驱动技术还并不完善，

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。

NOTE Paragraph

00:05:53.339 --> 00:05:57.157
好消息是它拥有美好的前景。

00:05:57.157 --> 00:05:58.945
只要在1%的疟蚊身上使用

00:05:58.945 --> 00:06:01.309
含有抗疟疾基因的基因驱动装置，

00:06:01.309 --> 00:06:03.091
疟蚊就是传播疟疾的蚊子，

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。

00:06:08.178 --> 00:06:11.047
所以一年之内就可以根除疟疾。

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，

00:06:14.141 --> 00:06:18.063
但是目前，每天仍有1000个孩子死于疟疾。

00:06:18.063 --> 00:06:20.283
一年之内这个数字可能几乎下降为0。

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。

NOTE Paragraph

00:06:25.082 --> 00:06:26.616
这项技术会越来越成熟。

00:06:27.215 --> 00:06:29.575
如果你想根除入侵物种，

00:06:29.575 --> 00:06:31.838
比如五大湖中的亚洲鲤鱼。

00:06:32.434 --> 00:06:34.352
只要使用基因驱动

00:06:34.352 --> 00:06:36.799
让鱼群只能繁衍雄性后代。

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。

00:06:41.568 --> 00:06:44.451
理论上我们可以通过这个方式保护

00:06:44.451 --> 00:06:46.378
上百种濒临灭绝的本地物种。

NOTE Paragraph

00:06:47.410 --> 00:06:50.681
上面都是好的部分，

00:06:50.681 --> 00:06:52.013
下面说说负面影响。

00:06:53.070 --> 00:06:55.072
基因驱动的效率太高，

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

00:06:59.007 --> 00:07:00.161
巨大改变。

00:07:01.178 --> 00:07:03.288
詹姆斯做好了预防措施。

00:07:03.288 --> 00:07:05.478
他在一个生物控制实验室繁殖蚊子，

00:07:05.478 --> 00:07:08.100
并且蚊子也并不是美国本土的种类，

00:07:08.100 --> 00:07:09.659
所以就算蚊子逃跑了，

00:07:09.659 --> 00:07:12.668
也会因为没有办法交配而灭绝。

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

00:07:16.765 --> 00:07:20.718
偶然从五大湖被带回了亚洲，

00:07:20.718 --> 00:07:24.177
这可能会让整个亚洲鲤鱼种群灭绝。

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。

00:07:28.826 --> 00:07:31.437
这也是为什么会出现物种入侵。

00:07:31.912 --> 00:07:33.080
这是鱼类的情况。

00:07:33.428 --> 00:07:36.010
而像蚊子和果蝇一类的生物，

00:07:36.010 --> 00:07:37.784
它们经常漂洋过海，

00:07:37.784 --> 00:07:40.135
基本上是没有办法限制它们的。

NOTE Paragraph

00:07:41.754 --> 00:07:43.920
另外一个坏消息，

00:07:43.920 --> 00:07:46.242
基因驱动不一定被限制在

00:07:46.242 --> 00:07:48.115
我们所谓的靶物种上。

00:07:48.556 --> 00:07:50.029
这是源于基因流动，

00:07:50.029 --> 00:07:52.356
基因流动意思是相似的物种

00:07:52.356 --> 00:07:53.872
偶尔会彼此杂交。

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，

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。

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。

00:08:03.397 --> 00:08:05.678
而实际上，近期很可能将会有

00:08:05.678 --> 00:08:08.279
大量奇怪的果蝇被培育出来。

00:08:09.390 --> 00:08:10.547
不过如果基因驱动

00:08:10.547 --> 00:08:13.581
被用于毁灭物种，可能会导致大的灾难。

NOTE Paragraph

00:08:14.351 --> 00:08:17.873
更为可怕的是基因驱动的技术，

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，

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。

00:08:24.946 --> 00:08:26.316
本科生就可以做到。

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。

NOTE Paragraph

00:08:32.526 --> 00:08:34.835
这就很可怕了。

NOTE Paragraph

00:08:35.351 --> 00:08:37.531
（笑声）

NOTE Paragraph

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

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。

00:08:44.370 --> 00:08:46.132
一部分原因是他们相信科学家们

00:08:46.132 --> 00:08:49.240
使用这个技术时都会非常小心谨慎。

NOTE Paragraph

00:08:49.240 --> 00:08:50.178
（笑声）

NOTE Paragraph

00:08:50.178 --> 00:08:51.548
目前为止确实如此。

00:08:52.302 --> 00:08:54.982
不过基因驱动也有一些实际的限制。

00:08:54.982 --> 00:08:58.331
首先它只能应用于有性生殖的物种。

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。

00:09:02.116 --> 00:09:05.310
其次，性状只有在不停繁衍下才会传播。

00:09:05.310 --> 00:09:07.393
所以只有在繁殖周期很短的物种中

00:09:07.393 --> 00:09:10.677
改变或者灭绝种群才是可能的。

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。

00:09:14.438 --> 00:09:16.699
对于大象或者人类，可能需要几百年，

00:09:16.703 --> 00:09:19.103
改变的性状才可能传播的足够广。

NOTE Paragraph

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。

00:09:26.079 --> 00:09:27.682
比如你想制造一种果蝇，

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，

00:09:30.181 --> 00:09:33.018
打算以此摧毁美国的农业。

00:09:33.018 --> 00:09:34.372
首先你要搞清楚，

00:09:34.372 --> 00:09:37.378
哪个基因控制果蝇的择食，

00:09:37.378 --> 00:09:39.965
这已经是很复杂的项目了。

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

00:09:43.757 --> 00:09:45.349
去改变果蝇的习性，

00:09:45.349 --> 00:09:48.154
这将是更加复杂的项目。

00:09:48.154 --> 00:09:49.416
甚至可能压根儿没什么效果，

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。

00:09:52.014 --> 00:09:53.656
所以如果你是一个恐怖分子，

00:09:53.656 --> 00:09:55.738
你会选择开始一个耗时多年的

00:09:55.738 --> 00:09:59.339
艰苦卓绝的也许还没有结果的实验，

00:09:59.339 --> 00:10:01.340
还是直接选择炸毁目的地？

00:10:01.340 --> 00:10:03.055
多半是后者。

NOTE Paragraph

00:10:03.498 --> 00:10:05.532
而且至少在理论上，

00:10:05.532 --> 00:10:09.070
制造一个逆转驱动装置也应该很简单。

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。

00:10:12.792 --> 00:10:15.110
所以如果你对于改变的结果不满意，

00:10:15.110 --> 00:10:17.947
启动第二个装置取消改变，

00:10:17.947 --> 00:10:19.147
至少理论上是可行的。

NOTE Paragraph

00:10:21.374 --> 00:10:23.096
那么这一切到底告诉了我们什么呢？

00:10:24.604 --> 00:10:28.199
我们现在可以随意改变整个种群。

00:10:29.017 --> 00:10:30.183
是这样么？

00:10:30.552 --> 00:10:31.917
我们扮演上帝的角色了么？

00:10:33.972 --> 00:10:35.305
我不这么认为。

00:10:36.094 --> 00:10:37.321
我想说的是：

00:10:38.329 --> 00:10:40.227
首先，很多睿智的人

00:10:40.227 --> 00:10:43.067
现在已经开始讨论如何规范基因驱动。

00:10:43.598 --> 00:10:46.156
与此同时另外一些聪明的人

00:10:46.156 --> 00:10:48.281
开始制定安全保护措施，

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。

00:10:52.644 --> 00:10:53.844
这是很好的。

00:10:54.313 --> 00:10:56.860
但是这项技术仍然需要更多讨论。

00:10:58.059 --> 00:10:59.703
而且鉴于基因驱动的本质，

00:10:59.703 --> 00:11:01.503
全球都应该参与到讨论之中。

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？

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？

NOTE Paragraph

00:11:10.874 --> 00:11:12.828
我不知道答案。

00:11:13.618 --> 00:11:15.580
接下来我们能做的

00:11:15.580 --> 00:11:18.478
是实事求是的讨论利弊，

00:11:18.478 --> 00:11:20.730
并且对我们做出的选择负责。

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，

00:11:25.704 --> 00:11:27.753
也可以选择禁用它。

00:11:29.111 --> 00:11:32.062
人类倾向的最安全的方案

00:11:32.062 --> 00:11:33.904
就是维持现状。

00:11:34.905 --> 00:11:36.477
但是事实往往不一定如此。

00:11:37.711 --> 00:11:41.096
基因驱动确实有风险，也需要认真讨论，

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。

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

00:11:48.525 --> 00:11:50.135
都伤害巨大的杀虫剂。

NOTE Paragraph

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，

00:11:54.516 --> 00:11:56.804
你们一定会听到的，

00:11:56.804 --> 00:11:58.372
请记住我说的话。

00:11:58.372 --> 00:12:00.422
行动意味着风险，

00:12:00.426 --> 00:12:02.583
但是有时无动于衷更加致命。

NOTE Paragraph

00:12:04.746 --> 00:12:12.566
（掌声）