基因編輯技術現在能永遠地改變整個物種
-
0:01 - 0:03這次的演講是有關於
「基因驅動技術」, -
0:03 - 0:06但我要從一個小故事開始說起。
-
0:07 - 0:1020年前,有一位叫安東尼.詹姆斯
的生物學家, -
0:10 - 0:12他迷上了一個
-
0:12 - 0:15製造出不會傳染
瘧疾的蚊子的想法, -
0:16 - 0:20想法很棒,但幾乎差點失敗。
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0:21 - 0:23首先,要做出抗瘧疾的蚊子,
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0:23 - 0:25真的相當困難。
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0:26 - 0:30但詹姆士在幾年前,
終於做到了, -
0:30 - 0:32他是藉由增加基因的方式,
-
0:32 - 0:35讓瘧疾的寄生蟲無法在
蚊子身上生存。 -
0:36 - 0:37但這會衍生出另外一個問題。
-
0:38 - 0:41現在,你有一隻抗瘧疾的蚊子,
-
0:41 - 0:44但你要如何讓牠取代掉所有
有攜帶瘧疾病原的蚊子? -
0:46 - 0:48有幾個選項可以選,
-
0:48 - 0:50A 計畫基本上就是,
-
0:50 - 0:53培育出一大堆新的
基因改造過的蚊子, -
0:53 - 0:54然後放生牠們,
-
0:54 - 0:56並祈禱牠們的基因
可以被遺傳下去。 -
0:57 - 0:59但問題是,你得釋放出
-
0:59 - 1:03將近十倍當地蚊子的數量,
才會有效果。 -
1:03 - 1:05所以,一個有 1 萬隻蚊子的村落,
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1:05 - 1:07你得釋放出 10 萬隻才能搞定。
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1:08 - 1:09你應該猜的到,
-
1:09 - 1:12對居民來說,這不是一個
很受歡迎的策略。 -
1:12 - 1:13(笑聲)
-
1:15 - 1:19之後,去年一月,
詹姆士收到一封 -
1:19 - 1:21來自一位叫做伊桑.畢爾
生物學家的 E-mail。 -
1:21 - 1:24畢爾說,他和他的一位名叫
范倫鐵諾.岡茲的研究生 -
1:24 - 1:27意外發現了一個工具,
它不僅可以保證 -
1:27 - 1:30特定的基因特徵
可以被遺傳到下一代, -
1:30 - 1:32還可以讓它快速地繁殖擴散。
-
1:33 - 1:35如果他們是對的,
基本上就可以解決掉 -
1:35 - 1:38他和詹姆上這 20 年來
一直想要解決的問題。 -
1:38 - 1:43在實測中,他們做出了兩隻
帶有抗瘧疾基因的蚊子, -
1:43 - 1:45以及這項新工具,
「基因驅動技術」, -
1:45 - 1:47我晚點會在做解釋。
-
1:48 - 1:50最後,他們設置出了一種機制,
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1:50 - 1:52他們讓帶有抗瘧疾
基因的蚊子 -
1:52 - 1:56不再有正常的白色眼睛,
取而代之的是紅色的眼睛。 -
1:57 - 1:59這是一個相當方便的辨認方式,
-
1:59 - 2:01因為他們只要看一眼,
就能分辨出蚊子的種類。 -
2:02 - 2:05所以,他們把兩隻
抗瘧疾、紅眼的蚊子, -
2:05 - 2:08放進一個裝有30隻
正常白眼蚊子的箱子中, -
2:08 - 2:09然後讓牠們繁殖。
-
2:09 - 2:13在經過兩個世代後,這些蚊子
繁殖出 3800 隻的後代。 -
2:14 - 2:16這一段不最驚人的部分。
-
2:17 - 2:19接下來這一段才是:
-
2:19 - 2:22假定,你從只有兩隻紅眼蚊子
-
2:22 - 2:23加上30隻白眼蚊子開始繁殖,
-
2:23 - 2:26你會以為牠們的後代
應該都是白眼的, -
2:27 - 2:30但在詹姆士打開箱子後,
他發現, -
2:30 - 2:33全部的 3800 隻蚊子都是紅眼的。
-
2:33 - 2:35當我問伊桑.畢爾這件事時,
-
2:35 - 2:39他在電話那頭簡直興奮地不得了。
-
2:40 - 2:42那是因為,你如果
只剩下紅眼蚊子 -
2:42 - 2:45那就是違反了
生物學的基礎法則, -
2:45 - 2:46孟德爾的遺傳定律。
-
2:47 - 2:48我簡單說明一下,
-
2:48 - 2:51孟德爾的遺傳定律說明,
當一公一母交配時, -
2:51 - 2:54他們的後代會遺傳到
來自上一代各半的 DNA。 -
2:54 - 2:57所以如果原生種蚊子是 aa,
新的蚊子是 aB, -
2:57 - 2:59B 代表抗瘧疾的基因,
-
2:59 - 3:01那他們的後代,
會有四種排列組合: -
3:01 - 3:04aa, aB, aa, Ba。
-
3:05 - 3:07但,如果你使用了
新的基因驅動技術, -
3:07 - 3:09他們會全部變成aB。
-
3:10 - 3:12在生物學上,根本
不會有這種情況發生。 -
3:12 - 3:14但發生了甚麼事?
-
3:15 - 3:16第一件發生的事情就是
-
3:16 - 3:192012 年基因編輯技術
CRISPER 的誕生。 -
3:21 - 3:23你們當中很多人可能都
聽過 CRISPER 這項技術了 , -
3:23 - 3:26所以我簡單說明一下,
CRISPER 是一種工具, -
3:26 - 3:29它可以讓研究人員以非常精準、
簡單、快速的方式來編輯 DNA 。 -
3:30 - 3:33它是藉由控制一個現存在
細菌裡面的一個機制。 -
3:33 - 3:36基本上,會有一個像
剪刀一樣功能的蛋白質, -
3:36 - 3:37它會切斷 DNA,
-
3:37 - 3:40然後會有一個
RNA 分子導引剪刀 -
3:40 - 3:41往你希望它剪掉的地方去。
-
3:41 - 3:44它所形成的結果,基本上
就是一個基因造字的過程。 -
3:44 - 3:47你可以抽出整段基因,
然後換另一段進去, -
3:47 - 3:49甚至僅是編輯
基因裡的其中一個字母。 -
3:50 - 3:52而且你可以在任何
物種上做這件事。 -
3:53 - 3:57好的,還記得我剛提的,
基因驅動技術原本的兩個問題嗎? -
3:58 - 4:01第一個就是,要做出一隻
-
4:01 - 4:02有抗瘧疾的蚊子是相當困難的。
-
4:02 - 4:05而現在有了 CRISPR ,
這一難題迎刃而解。 -
4:05 - 4:07但另一個是後續支援的問題。
-
4:07 - 4:09你要如何把你的
生物特性散播出去? -
4:10 - 4:12這裡有一個聰明的方法。
-
4:13 - 4:17幾年前,哈佛大學的一位生物學家,
凱文.伊斯維特 -
4:17 - 4:18他想如果 CRISPER
不僅只有插入新基因的功能, -
4:18 - 4:22如果也含有剪下,貼上
-
4:22 - 4:24的功能,那會怎樣?
-
4:25 - 4:29換句話說,要是 CRISPER
本身也有複製及貼上的功能。 -
4:30 - 4:33那你就會得到一個
永續性的基因編輯機制。 -
4:34 - 4:36而事情就真的發生了。
-
4:37 - 4:40伊斯維特創造的
CRISPER 基因驅動技術, -
4:40 - 4:44不僅可以保證基因特徵可以被遺傳,
-
4:44 - 4:46也可以保證能用在生殖細胞上,
-
4:46 - 4:49它會自動地複製、
貼上你的新基因 -
4:49 - 4:51到每個個體的染色體上。
-
4:52 - 4:54它就像是全球檢索
並取代的功能。 -
4:54 - 4:57或者以科學的術語來說,它造成了
一個「雜合子特徵純合化」現象 -
4:59 - 5:02所以,這意味著什麼?
-
5:02 - 5:04首先,意味著,
我們有了一個非常強大 -
5:04 - 5:07但也有點令人害怕的新工具。
-
5:09 - 5:11到目前為止,基因驅動技術
運作地還不是很順暢的事實 -
5:11 - 5:13的確還算有點令人欣慰。
-
5:13 - 5:16按理說,當我們搞亂掉
一個生物的基因, -
5:16 - 5:18我們只要降低這個東西的
進化適應力即可。 -
5:19 - 5:21所以,生物學家們
可以無後顧之憂地 -
5:21 - 5:23製造出任何他們想要的
果蠅突變體。 -
5:23 - 5:26如果有一些逃走了,大自然選擇
(物競天擇)就可以處理這件事。 -
5:27 - 5:30但基因驅動技術最顯著有力、
令人害怕的地方就是 -
5:30 - 5:32這樣的狀況
可能將永遠不存在。 -
5:33 - 5:37假設你的遺傳特徵如果沒有一個
很大的演化肢障產生, -
5:37 - 5:39好比蚊子沒有辦法飛,
-
5:39 - 5:42以 CRISPER 為基礎的基因驅動,
將把這個改變給持續散播出去, -
5:42 - 5:45直到它深入到族群中
的每個個體身上。 -
5:47 - 5:50現在,要讓基因驅動技術
量好運行,並非易事, -
5:50 - 5:52但詹姆士及伊斯維特
認為我們做的到。 -
5:53 - 5:57好消息是,這項技術為一些
不可思議的事情打開了一扇門。 -
5:57 - 5:59你只要在 1% 的
-
5:59 - 6:01攜帶瘧疾的蚊子身上使用
-
6:01 - 6:03抗瘧疾基因驅動技術,
-
6:03 - 6:08研究人員預估,一年內這一基因
就可以散播到整個種群中。 -
6:08 - 6:11所以,只要一年的時間,
你就可以完全消滅掉瘧疾。 -
6:11 - 6:15實際上,
我們仍需好幾年才能做到, -
6:15 - 6:18但每天仍然有 1000 名
兒童死於瘧疾。 -
6:18 - 6:20只要一年的時間,就幾乎
可以把數字降到零。 -
6:21 - 6:24同樣的,它還可以運用在登革熱、
基孔肯雅熱,黃熱病上。 -
6:25 - 6:27更好的是,
-
6:27 - 6:30假設你想根除掉一個
外來入侵的物種, -
6:30 - 6:32像是把亞洲鯉魚趕出五大湖。
-
6:32 - 6:34你所要做的就是,釋放一種
-
6:34 - 6:37只能繁衍出雄性後代
的基因驅動, -
6:37 - 6:42幾代之後,没有了雌性鯉魚,
該物種就隨之消失了。 -
6:42 - 6:45理論上,這意味著,
我們可以透過這種方式, -
6:45 - 6:46復育上百種瀕臨絕種的生物。
-
6:47 - 6:51好的,這是好消息的部分,
-
6:51 - 6:52接下來,是壞消息的部分。
-
6:53 - 6:55基因驅動技術因為很有效率,
-
6:55 - 6:59以至於不經意釋放的樣本,
通常都可能在短時間內 -
6:59 - 7:00引起整個種群的巨大改變。
-
7:01 - 7:03詹姆士做了很好的預防措施。
-
7:03 - 7:05他都是在生物控制實驗室裡
培養他的蚊子, -
7:06 - 7:08而且他用的都是
非美國本土的物種, -
7:08 - 7:10所以,即使有一些跑走了,
-
7:10 - 7:13也會因為沒有辦法交配而死。
-
7:13 - 7:17但另一個事實就是,如果有一些帶有
全雄性基因驅動的亞洲鯉魚, -
7:17 - 7:21不小心從五大湖被帶回到亞洲,
-
7:21 - 7:24牠們也很有可能會毀滅掉
整個當地的亞洲鯉魚物種。 -
7:26 - 7:29現在世界聯繫的緊密程度
這是很有可能會發生的。 -
7:29 - 7:31事實上,這也是為什麼我們
有外來物種入侵的問題。 -
7:32 - 7:33這是魚類的情況。
-
7:33 - 7:36對蚊子和果蠅這一類
會飛的物種而言, -
7:36 - 7:38基本上是沒有辦法限制牠們的。
-
7:38 - 7:40牠們可以隨時
穿越國界或飄揚過海。 -
7:42 - 7:44好的,還有另外一個壞消息,
-
7:44 - 7:46就是,基因驅動的表現
不一定只被限制在 -
7:46 - 7:48我們所謂的標靶物種上。
-
7:49 - 7:50那是因為有基因轉移(流動)
-
7:50 - 7:53基因轉移就是,
相鄰的物種之間 -
7:53 - 7:54偶爾彼此會有雜交的情形。
-
7:54 - 7:57如果發生了雜交,基因驅動
就很有可能會穿過物種的限制, -
7:57 - 8:00比如亞洲鯉魚可能會
影響其它種類的鯉魚。 -
8:00 - 8:03如果你的驅動只是改變眼睛的顏色,
可能還不會那麼糟糕。 -
8:03 - 8:06事實上,不久的未來很有可能
-
8:06 - 8:08有非常大量奇怪的
果蠅被培養出來。 -
8:09 - 8:11但如果你的驅動裝置是惡意地
-
8:11 - 8:14被用來消滅一個物種的話,
這也有可能會導致災難。 -
8:14 - 8:18最後一件令人擔心的事,就是,
-
8:18 - 8:22對有機體做基因工程包括基因驅動,
這一技術, -
8:22 - 8:25基本上世界上
任何一個實驗室都能做。 -
8:25 - 8:26一個大學本科生就可以做。
-
8:27 - 8:30一個天資聰穎的高中生,
給他一些儀器,他也會做。 -
8:33 - 8:35我猜,你們一定覺得,
這聽起相當恐怖。 -
8:35 - 8:38(笑聲)
-
8:38 - 8:40有趣的是,因乎每一個
和我討論的科學家都認為, -
8:40 - 8:44基因驅動技術沒有想像中
那麼的恐怖或危險, -
8:44 - 8:47有部分原因是,
他們相信科學家們 -
8:47 - 8:49會非常小心並
負責任地使用這些工具。 -
8:49 - 8:50(笑聲)
-
8:50 - 8:52目前為止,也確實是如此。
-
8:52 - 8:55不過基因驅動技術
也有一些實質上的限制。 -
8:55 - 8:58首先,它只能應用於
有性生殖的物種。 -
8:59 - 9:02所以感謝上帝,它們不能
用在細菌和病毒的培育上。 -
9:02 - 9:05其次,遺傳特徵只有在
成功的後代繁衍下才能傳播。 -
9:05 - 9:07所以只有在繁殖周期很短的物種中
-
9:07 - 9:11改變或者滅絕該物種才有可能發生。
-
9:11 - 9:14比如昆蟲或者類似於鼠類
或者魚類的小型脊椎動物。 -
9:14 - 9:17大象或者人類可能需要幾百年,
-
9:17 - 9:19才能把遺傳特徵散播地夠廣。
-
9:20 - 9:25而且,就算有 CRISPR ,
也無法輕易做出真正毀滅性的遺傳特徵。 -
9:26 - 9:28比如說,你想製造一種
-
9:28 - 9:30以普通水果而不是以
腐爛水果為食的果蠅, -
9:30 - 9:33藉此來摧毀美國的農業。
-
9:33 - 9:35首先,你得搞清楚,
-
9:35 - 9:37哪些基因控制了
果蠅的食慾, -
9:37 - 9:40這已經算是很長
很複雜的專案了。 -
9:40 - 9:44接下來你要根據你的想法,
透過更換基因 -
9:44 - 9:45來改變果蠅的習性,
-
9:45 - 9:48這將是更長更複雜的專案。
-
9:48 - 9:50甚至會以失敗告終,
-
9:50 - 9:52因為基因對於行為的
控制是非常複雜的。 -
9:52 - 9:54所以,如果你是一個恐怖分子,
-
9:54 - 9:56你會選擇一個需要
耗時多年、細心做實驗 -
9:56 - 10:00甚至可能會失敗的研究計畫,
-
10:00 - 10:01還是直接放炸彈?
-
10:01 - 10:03你大概會選擇後者。
-
10:03 - 10:06這真的是實話,因為至少在理論上,
-
10:06 - 10:09要製造一個叫做「逆轉驅動」
的東西也相當容易。 -
10:09 - 10:13它基本上就可以覆蓋掉
第一個基因驅動所造成的改變。 -
10:13 - 10:15所以,如果你不喜歡改變後的結果,
-
10:15 - 10:18你只要再釋放第二個驅動
就可以把它消滅掉了, -
10:18 - 10:19至少理論上是這樣的。
-
10:21 - 10:23好的,這告訴了我們甚麼?
-
10:25 - 10:28我們現在已經有能力,
能隨意改變整個物種。 -
10:29 - 10:30我們應該這樣做嗎?
-
10:31 - 10:32我們現在是上帝了嗎?
-
10:34 - 10:35我不太確定
我能否這樣說。 -
10:36 - 10:37但我想說的是:
-
10:38 - 10:40首先,有很多頂尖聰明的人,
-
10:40 - 10:43現在已經開始討論如何監管
基因驅動技術。 -
10:44 - 10:46同時,另一批頂尖聰明的人,
-
10:46 - 10:48也已經開始努力地制定
安全保護措施, -
10:48 - 10:52比如,讓基因自我規範
或幾代之後逐漸消失。 -
10:53 - 10:54太棒了。
-
10:54 - 10:57但這項技術仍需要展開一次對話。
-
10:58 - 11:00而且鑒於基因驅動技術的本質,
-
11:00 - 11:02對話必須是全球性的。
-
11:02 - 11:05要是肯亞想使用一個驅動,
但坦薩尼亞不要呢? -
11:05 - 11:09誰可以決定是否要釋放一個
會飛的基因驅動呢? -
11:11 - 11:13我目前仍沒有答案。
-
11:14 - 11:16接下來我們能做的,
我認為, -
11:16 - 11:18就是針對這項技術的利弊,
大家坦誠對話, -
11:19 - 11:21並對我們的選擇負責。
-
11:22 - 11:26但我的意思是,不僅要對
選擇使用基因驅動負責, -
11:26 - 11:28也要對不使用它的後果負責。
-
11:29 - 11:32人類傾向於認為,
-
11:32 - 11:34維持現狀就是最安全的選項。
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11:35 - 11:36但事實往往不一定如此。
-
11:38 - 11:41基因驅動確實有風險,
也需要被討論, -
11:41 - 11:44但現存的瘧疾,
每天在持續奪走 1000 條人命。 -
11:45 - 11:49為了對抗它,我們噴灑的農藥
也會對其它物種造成嚴重的傷害, -
11:49 - 11:50包括兩棲類及鳥類。
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11:52 - 11:55所以,當各位幾個月後
聽到基因驅動, -
11:55 - 11:57相信我,你將會聽到這些事,
-
11:57 - 11:58請記住,
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11:58 - 12:00採取行動或許令人恐懼,
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12:00 - 12:03但有時候,無動於衷會更糟糕。
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12:05 - 12:13(掌聲)
- Title:
- 基因編輯技術現在能永遠地改變整個物種
- Speaker:
- 珍妮佛.可汗
- Description:
-
CRISPR 基因驅動技術可以讓科學家改變 DNA 序列,並保證所得到的編輯遺傳特徵可以被未來的後代所遺傳,這項技術開闢了永遠改變整個物種可能性的大門。比起其它更重要的是,該技術引發了新的問題:這項新技術將如何影響人類?我們將用它來改變甚麼呢?我們現在是上帝了嗎?讓我們一起與記者珍妮佛.可汗(Jennifer Kahn)思考這些問題,並聽她分享基因驅動裝置潛在的強大應用方式:根除瘧疾和寨卡病毒的抗病蚊子的發展。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 12:25
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