21世纪生命科学的前沿知识

21世纪最强大技术：与转基因不同，基因编辑食品或将遍及全球！

过去几年来，“CRISPR”这六个字母一直占据着全球新闻头条。专家预测，这种基因编辑技术将彻底改变我们的星球，改变我们的社会和我们生活在一起的各类生物体。与其他基因工程技术相比，CRISPR（亦称

CRISPR-Cas9）技术更加精确，且价格低廉易于应用，功能极其强大。在20世纪90年代早期发现并在七年后首次用于生化实验，如今CRISPR已经迅速成为人类生物学、农业和微生物学等领域中最受欢迎的基因编辑工具。

尽管如此，当前仍然处于探索CRISPR用以改变世界最初阶段，因改变DNA 的序列——生命源代码而带来了许多道德层面的问题和担忧。以下是这一革命性技术最令人兴奋的用途以及我们可能遇到的障碍。

1. CRISPR可以复活物种

2017年2月，哈佛遗传学家George Church在美国科学促进会年会上发表了令人惊讶的声明。他声称他的团队距离研发出大象-猛犸象杂交胚胎仅需两年时间。Church和他的团队希望利用CRISPR 技术创造出亚洲象与猛犸象遗传物质相结合的新物种。后者遗传基因来自西伯利亚发现的冷冻毛球中回收的DNA。将猛犸象的基因组添加到亚洲象体内, 由此产生的生物体将具有与毛茸茸的猛犸象相似的特征，如长毛皮, 在寒冷的气候中可起到保温作用。最终目标是将这种杂交胚胎植入大象, 并足月分娩。

许多专家认为Church教授有些过于乐观。即使研究人员拥有一个功能性的混合胚胎，按照Church的建议将它种植在人造子宫内也是另一个需要克服的障碍。诚然，Church的实验室已经能够在一个人工子宫里面生长一个小鼠胚胎，但是这并不能保证我们将在未来几年见证大象猛犸象杂交物种的诞生。

2. CRISPR可以消灭地球上最危险的有害生物

像CRISPR这样的基因编辑技术可以直接对抗传染病，但一些研究人员已经决定通过消除传播手段来减缓疾病的传播。加利福尼亚大学的科学家研发出一种独特的蚊子, 它对CRISPR 的变化非常敏感, 使科学家能够对这种有机体传给其后代的特性进行精准的控制。通过阻断蚊子多个目标基因, 该研究小组正在测试一种“基因驱动”系统来传播这些抑制性的特性。基因驱动是一种基本的方法来确保遗传特征被继承。通过削弱蚊子的飞行和视力，研究人员希望大大降低其在人类中传播危险传染病的能力, 如登革热和黄

热病。

其他研究人员通过干扰蚊子的繁殖方式来消灭蚊虫。但是干扰蚊子种群可能会有不可预见的后果。消灭一个物种，即使是没有太多生态价值的物种，也会破坏生态系统的平衡，这可能造成灾难性的后果，例如扰乱食物网或增加疟疾等疾病。

3. CRISPR可以创造全新的、更健康的食物

编辑番茄植株的分支结构性状（和杂交育种）可显著提高产量。纽约冷泉港实验室研发了一种方法来编辑决定番茄大小、分枝结构的基因，用以提高番茄植株的产量。首席研究员兼冷泉港实验室教授Zachary Lippman表示，目前每个特性都可以通过调光开关控制灯泡的方式加以控制，相信这一方法可以突破产量限制。

为饥饿的世界提供高产作物只是开端，科学家希望CRISPR也能帮助人类摆脱转基因生物（GMOs）的困扰。转基因生物和基因编辑生物之间的区别非常简单：传统的转基因生物通过将外源DNA序列插入生物的基因组中，将性状或特性传递给子代生物体；而基因编辑可以更加精准地改变原生基因组特定位置的基因，通常会淘汰某些基因或改变它们的位置, 所有这些都没有引入外来的DNA。

2016年，农业技术公司杜邦先锋宣布了CRISPR编辑玉米的新品种。尽管转基因生物在消费者中引发强烈争议，杜邦先锋等公司仍希望大众能更好

地接受基因编辑食品。美国市场上已有数十年的转基因食物，科学家至今并没有发现存在健康风险。但最大的转基因生物支持者承认科学家们仍然不知道其所可能的长期风险，CRISPR编辑的作物也是如此。当然，科学家们会继续对这些作物进行测试和评估，以确保没有意外的副作用。最终，CRISPR编辑的作物可能会遍及全球市场。

目前的科学进展表明，CRISPR技术的应用日益精准且安全，但依然存在技术和伦理道德障碍。虽然CRISPR-Cas9等基因组编辑技术具有无穷的潜力，但依然有很多后续工作要做。期待着CRISPR技术为地球提供更多的基因编辑食物，消灭遗传疾病，或使灭绝的动物物种复生……