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在实验室测试中 这种基因驱动消灭了一群蚊子

一种新的基因驱动可能会将携带疟疾病毒的蚊子灭绝。

研究人员9月24日在《自然生物技术》杂志上发表报告说,在一项小规模的实验室研究中,基因工程工具导致冈比亚按蚊在8到12代之间停止繁殖后代。如果这一发现在更大规模的研究中得到证实,基因驱动可能是第一个能够消灭携带疾病的蚊子物种的基因驱动。

“这是伟大的一天,”詹姆斯·布尔说,他是德克萨斯大学奥斯汀分校的进化生物学家,没有参与这项研究。“我们现在使用的技术可能会从根本上改变全世界的公共卫生。”

基因驱动使用被称为CRISPR/Cas9的分子剪刀在精确位置复制并粘贴到生物体的DNA中。它们的设计目的是打破遗传的规则,迅速地将遗传变异传播给所有的后代。

这种新的基因驱动破坏了一种蚊子的基因,这种基因被称为双blesex。携带两份被破坏基因的雌蚊子会像雄蚊子一样发育,无法叮咬或产卵。只有一个被破坏基因拷贝的男性和女性发育正常,并能生育。

在两个笼子里,研究人员将300只普通冈比亚蚊子和150只携带这种基因驱动的雄性蚊子混合在一起。每一代,95%到99%以上的后代都会遗传基因驱动。通常情况下,只有50%的后代会遗传一个基因。

在7代之内,一个笼子里的所有蚊子都携带了这种基因驱动。在下一代中没有卵子产生,种群灭绝了。在另一个笼子里,基因驱动花了11代的时间才扩散到所有蚊子身上,并导致蚊子数量锐减。

其他基因驱动研究也进行了计算机模拟,以预测驱动在人群中传播需要多长时间。这是这种方法首次在蚊子身上取得成功。

以前的基因驱动也以很高的比率传给后代(SN: 12/12/15,第16页)。但是这些实验被破坏CRISPR/Cas9切割位点的突变所困扰,使得携带突变的蚊子对驱动器具有抵抗力。

这项新研究的一些蚊子也产生了突变,但“没有观察到耐药性,”研究的合作者、伦敦帝国理工学院的医学遗传学家Andrea Crisanti说。这是因为这些突变破坏了双blesex基因,产生了不能将突变传给下一代的不育雌性。

所有的昆虫都有某种版本的双歧杆菌。Crisanti说:“我们相信这种基因可能是开发新的虫害控制措施的致命弱点。”

这个工具提高了故意导致物种灭绝的可能性。冈比亚是在非洲传播疟疾的主要蚊子。据世界卫生组织统计,全球每年有超过40万人死于疟疾。

加州大学圣地亚哥分校的遗传学家奥马尔•阿克巴里(Omar Akbari)没有参与这项工作,他说:“如果你有一种可以根除蚊子的技术,不使用它是不道德的。”但是Akbari认为,基因驱动在野生环境下不太可能同样有效,因为在某个时候,抗性必然会突然出现。

没有人知道蚊虫叮咬的生态后果,也没有人知道这种基因驱动是否会遗传给其他物种。康奈尔大学的人口遗传学家菲利普·梅塞尔说,如果一个“詹姆斯·邦德式的恶棍”利用类似的基因驱动来攻击蜜蜂或其他有益昆虫,会怎么样呢?“人类总会想出滥用(技术)的方法,在这种情况下,这很容易。”这就是我担心的。

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