人蚊大战，基因技术祭出终极武器？
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文 | 云无心（美国普渡大学食品工程博士，美国食品技术协会高级会员）
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2016年3月11日，美国食品与药品监督管理局（FDA）发布了一份转基因蚊子释放试验的征求意见稿。试验目的是用一种转基因蚊子消除它们在自然环境中的同类，从而切断寨卡病毒（Zika）的传播。FDA组织美国相关主管部门，仔细审议了这项试验可能带来的环境影响，结论是：它不太可能对包括人类在内的非目标物种产生任何不利影响。因此，FDA发布了这一初步的FONSI决定（Finding Of No Significant Impact，意为“未发现显著影响”）。在30天内收集公众意见，然后决定试验是否进行。
在转基因技术如此敏感的今天，为什么FDA要批准这一项试验呢？让我们从人类与蚊子的斗争说起。
01
人蚊大战，人类已疲惫不堪
蚊子是世界上无处不在的物种。许多蚊子携带了病毒或者寄生虫，当它们叮咬人类时，病毒或寄生虫就有可能会感染人体，比如疟疾，就是蚊子传播的典型疾病，每年因疟疾死亡的人多达数十万。杀灭蚊子，切断传播途径是解决这些疾病传播的核心手段。
但是，蚊子的变异能力非常强。任何对付它们的手段，很快就会产生抗性。在人蚊大战中，人类不得不使用高毒的农药，比如DDT（学名双对氯苯基三氯乙烷）。DDT为解决疟疾作出了卓越的贡献，但同时也带来了严重的环境问题，许多国家为此不得不禁止使用它。这使得DDT甚至成了“曾经认为很好的科学发现，最后危害人类”的典型例子。但是，在疟疾严重的地区，比如非洲，DDT之外的手段对付蚊子都力不从心。于是，在“因疟疾而死人”和“DDT危害环境”的两害相权之下，非洲很多地方不得不继续使用高毒的DDT。
在世界其他地方，虽然疟疾已经得到了很好的控制，但蚊子传播的其他疾病，比如登革热 、寨卡病毒、黄热病等等，依然让世界各国的卫生部门头痛不已。
02
埃及伊蚊促使转基因蚊子的研发
埃及伊蚊（Aedes aegypti）是蚊子的一种，是传播登革热和寨卡病毒的罪魁祸首。2009年和2010年，美国一些地区爆发了登革热疫情。虽然我们很清楚控制了埃及伊蚊，就能控制这一疾病的传播，但实际做起来还是力不从心。在花费了数百万美元之后，蚊子还是没有得到有效的控制。美国卫生官员们不得不考虑其他的方案。于是一家公司开发的转基因蚊子，被选中了。
转基因操作的目标并不是直接清除登革热病毒，而是首先杀死埃及伊蚊，这样它们所传播的任何病毒也都会被消除。所以，虽然起初选择这一方案的目标是消除登革热，后来发现寨卡病毒也能很好地控制。
据估计，五分之四的人感染寨卡病毒没有任何症状，如有症状，最常见的是发热、皮疹、关节痛和结膜炎（红眼睛）。麻烦的是，寨卡病毒迄今尚未有疫苗对付，如果怀孕妇女感染了，它将会传递给胎儿。本来美国没有寨卡病毒，近年来随着国际交往而被带入美国本土，该病毒曾在佛罗里达出现。
03
基因编辑技术如何杀灭埃及伊蚊
美国FDA此次批准试验的转基因埃及伊蚊，其体内会产生一种毒素。在实验室里，这种毒素被四环素所抑制，所以它对蚊子没有影响。一旦把转基因蚊释放到环境中，脱离了四环素的抑制，毒素就被激活了。事实上，这些毒素并非立即杀死蚊子，而是作用于其下一代。当释放的转基因雄蚊与自然环境中的雌蚊交配，产生的后代体内就会含有这种毒素。在蚊子幼虫发育早期，毒素有活性，会杀死它们自身。也就是说，这种技术是让交配的蚊子们逐渐失去繁殖能力，从而达到灭蚊效果。
这种转基因蚊已在巴西、巴拿马和加勒比海的开曼群岛进行试验过，达到了预期效果，所以研究者打算申请在美国本土进行释放试验。正好美国佛罗里达爆发了埃及伊蚊传播的寨卡疫情。
在公众对转基因技术充满顾虑的今天，这样的一个打算势必面临着许多争议。比如，用基因技术产生的这些毒素，蚊子也可能进化出抗性或者解毒机制，从而让这种手段失效。到那时，蚊子的繁殖又会重新回到自然繁殖的状态。此外，当地已有居民反对，用大众媒体喜欢的说法是“不做小白鼠”。征求意见期满之后，FDA最终能否批准这项试验，也还未然可知。
04
基因驱动技术，强大得让人担心
其实，释放改造过的蚊子去对付蚊子，半个世纪前就开始了。彼时，释放的是绝育的雄蚊，让它们跟自然界的雄蚊子竞争，一旦绝育的雄蚊与雌蚊交配，其就无法产生后代。显而易见，这一方案的核心，在于有多少绝育蚊子进入自然环境。这种方法能产生多大的影响，取决于绝育雄蚊与野生雄蚊的力量对比。
实际上，我们的目标并不是消灭蚊子，而是消灭蚊子所带的病毒或者寄生虫。在自然界，并不是所有的蚊子都会携带病毒和寄生虫，对于这些蚊子来说，它们应该是有某种抗体来对抗病毒和寄生虫。如果把这些抗体基因转移到那些传播病毒的蚊子体内，这些转基因蚊子就不再“助纣为虐”，能够与人类和平共处。人类也就不再处心积虑地对消灭它们。
不过，按照孟德尔遗传规律，某一特定基因随着逐渐传代，会逐渐被“稀释”。几代之后，那些含有抗体基因的蚊子也就不剩下什么了。
基因驱动（Gene Drive）则是要打破孟德尔遗传规律。它的目标，是使所需要的目标基因在繁殖中得到优势传播——只要是与含有目标基因（比如经过基因改造能产生抗体的基因）的蚊子交配，产生的后代都含有这一基因。这一设想最早出现在1940年代，不过当时一直只是设想而已。直到10年前，英国伦敦帝国学院教授奥斯汀·伯特（Austin Burt）提出：依靠基因驱动的DNA剪切技术改变物种的基因，从而控制疾病的传播。不过，如何去剪以及如何改变，也还没有实际方案。以至于到了2014年，科学家们讨论基因驱动技术的潜在风险时，人们也还把它当作一个“假想的问题”。
出人意料的是，讨论之声犹在，2015年，美国就有两个研究组成功地研制出了基因驱动改造的物种，分别是蚊子和果蝇。技术的突破在于，最新的基因组编辑技术CRISPR/Cas9。对于采用有性繁殖方式繁衍后代的物种，这一技术都可以改变它们的任何基因，然后让它们在野生群体中传播下去。
在孟德尔遗传方式下，以蚊子为例，能产生抗体的基因改造蚊子，与不能产生抗体的野生蚊子交配，产生的子代是杂合子——也就是等位基因中一个能产生抗体，另一个不能。而经过基因驱动改造的蚊子，那段不能产生抗体的等位基因会被自动切掉，然后按照另一条DNA链上的基因序列进行修复。于是，得到的子代蚊子就成了能产生抗体的纯合子蚊子。因此，当它再与其他蚊子交配，不管对方能不能产生抗体，下一代都是能产生抗体的纯合子蚊子。这就意味着，只要释放一些有基因驱动改造、具有特定抗病毒基因的蚊子，经过若干代之后，这一蚊子就基本上都是带有抗体基因的“新物种”了。这种蚊子也就不再是传播这种疾病的罪魁祸首。
实际上，基因驱动技术的应用远不仅于此。除了用于改造蚊子消除疟疾、登革热、黄热病等蚊虫传播的疾病，它还可以用于根除入侵物种。因外来物种的入侵破坏了当地的生态环境，美国每年遭受的损失高达420亿美元，许多原生物种因入侵物种的生长能力太过旺盛而走向灭绝。
此外，农药和除草剂的使用会让目标物种产生抗性。一旦抗性产生，相应的农药和除草剂就失去了功效。如果对没有产生抗性的相应物种进行基因改造，再把它们释放到自然界中，也就可能消除这些物种的抗性。
基因驱动的研究刚刚开始。这一武器的威力实在强大——动辄就改变整个物种。除了研究它的应用，它是否会产生人类期望之外的后果？人类是否能够控制好它？……这都是摆在科学家们面前的课题，需要全面、深入地去考察研究。
（责任编辑 叶水送）
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