改变一个基因，传播到整个种群

只需改变一个基因，修改过程就不停地持续下去，直到所有的类似的基因都被修改。这种过程如同连锁反应一样，被修改的基因会一代又一代地传下去，直到散布到整个种群。

这不是天方夜谭，也不是科幻大片，而是利用一种最新的基因技术来实现的。这种技术叫做CRISPR/Cas9系统，是目前基因工程学中最为耀眼的新技术，其研发者已经获得了2015年生命科学突破奖。

CRISPR/Cas9系统最初是从某些细菌身上发现的，它是细菌用来对付入侵病毒的。后来研究人员发现，这种系统可以用来修改某些基因。

变异连锁反应

CRISPR/Cas9系统其实很好理解。它是一个特殊的RNA分子来匹配DNA中一个特定位置的碱基。一旦匹配完成，这个RNA会在这里把DNA剪切掉，使得染色体发生断裂。但一般细胞具有修复这种断裂的能力，它会寻找看起来差不多的序列来修复这种断裂。如果你给细胞一些类似的DNA，那么细胞会把你提供的DNA安装在断裂处。因此，通过提供不同的DNA来去修复断裂处，你就可以做到修改碱基对，删除某段序列，或者加入整段新的基因等等。这样，修复的DNA已不是原来的DNA了。

例如，你可以用它来清除掉某个基因，这样你就可以来研究生物缺少这种基因会发生什么。当然，也可以用新的基因来代替原来的基因，例如，你可以把能产生绿色荧光蛋白质的基因编入到染色体里，这样这种生物就会发出绿光。

总之，CRISPR/Cas9系统可以让你把任何一段DNA加入到基因组中的任何位置。所以目前来说，这是个修改基因的完美手段。

不过，许多动物都有两套形态和结构基本相同的染色体（称为同源染色体），一个动物只会把自己一半的基因传到下一代。如果你使得动物两套同源染色体中都具有修改基因，即具有纯合的修改基因，那么下一代就肯定具有这种修改基因了。那么你怎么做呢？如果一雄一雌两个动物，每一个都有一个修改的基因，然后让它们繁殖后代，那么下一代中有1/4的动物会具有纯合的修改基因。

为了得到具有纯合的修改基因，使用这种繁殖过程过于缓慢。美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员用果蝇做实验，设计了一种办法，把任务全部交给CRISPR/Cas9系统。他们所提供的DNA样板略复杂一些，它除了原来的基因以外，还包含可以使CRISPR/Cas9系统发挥作用的基因。这样，一旦把需要加入染色体的DNA注射到果蝇胚胎中时，原来的基因就被这种新的基因替换掉。并且，这个新的基因会把另一条染色体中的基因也修改掉，使得这种动物的两套染色体都具有纯合的新的基因。

关键的是下一代身上会发生什么。从理论上来说，即使下一代身上只有一条修改过的新基因，但这个新基因也会立刻把另一个染色体中的基因修改掉，所以最终结果是下一代都具有了纯合的新的基因。研究人员也证实，经过CRISPR/Cas9系统修改过的果蝇，97%的下一代都具有了纯合的新的基因。

这就是说，没有什么可以阻止这种变异基因扩散到整个种群。

风险与好处

听起来这种技术很厉害，但它也具有很大的危险性。

这个最新的基因修改技术带来了一个巨大的风险——如果得不到有效控制的话，这些新的变异基因就有可能散布到整个野生种群之中。

好在研究人员知道这个潜在的危险性。他们是在具有三层防护的隔离设备里饲养果蝇的。如果不再需要这些果蝇，研究人员就会把这些果蝇直接冻死。当然，也还有其他办法来防止意外发生，例如可以让这些新的基因包含的CRISPR/Cas9系统是残缺的，这个残缺的系统只有在额外供应原料时才可继续修改其他的基因，这样就可以随时停止这种连锁反应。

一些研究人员建议，科学界应该达成一种协议，即在安全问题得到解决之前，大家应该主动地暂停研究工作，尤其是不要去修改人类的胚胎。但是在当今竞争激烈的时代，是否会达成这种协议还不得而知。

但是，为什么要冒着很大的风险去研究这种技术呢？因为如果这种技术得到妥善的控制，会给我们带来很多好处。例如，可以把一个抗虫或抗旱的非粮食植物迅速转变为粮食植物；或者把一个病原体的致命基因删除掉；或释放一些基因修改过的蚊子，让它们繁殖，使得这种蚊子体内都不适合疟原虫的生长。这样蚊子就不会传播疾病了。

总之，人类利用这种技术，就可以把许多梦想变为现实。