每年，超过 60 万人死于蚊子传播的疟疾，其中大多数是五岁以下的儿童。一些疾病媒介昆虫，如蚊子，目前正在世界各地扩大其活动范围，带来新的威胁。基因工程可以通过一种称为基因驱动的技术永久性地改变昆虫基因来解决这个问题。
这项技术允许选定的一组基因以某种方式改变动物的生物学特性，例如使其产生不育的后代。这种丧失繁殖能力的情况随后会席卷整个种群，颠覆遗传规律。这些基因从一代传到下一代呈指数级自我复制，迅速占据整个种群的主导地位。从理论上讲，通过谨慎使用，有可能使蚊子无法传播疟疾或完全消灭蚊虫，从而拯救数百万人的生命。彻底解决重大传染病的可能性为这种技术修复提供了令人信服的理由。
尽管如此，你不需要成为卢德分子或科技惊悚小说作家也能想象到这一切可能会变得多么糟糕。生态学是复杂的，脆弱的生态系统平衡可能会被深刻地破坏。设计不良的基因驱动甚至可能跳跃到密切相关的动物身上，例如，不携带疾病的动物，从而造成灾难性的连锁反应。
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伦敦帝国学院的奥斯汀·伯特在 2003 年构想出了基因驱动技术。他设想了一个系统，其中一个基因产生一种 DNA 切割酶（核酸内切酶），该酶精确地靶向编码该基因的染色体位置。这种系统在真菌中自然存在，但在动物中不存在。
当携带两个这种基因副本的个体与另一个不携带该基因副本的个体交配时，所有后代最初都只有一个基因副本，该副本来自基因驱动亲本遗传的染色体。但在受精后不久，核酸酶会从不携带该基因的亲本染色体上，在基因驱动的精确位置切割 DNA 序列。然后，细胞使用完整的染色体来重建另一条染色体 DNA 序列中的缺口。
原本只有一个基因副本的位置，现在每个后代都有两个副本。同样的事情将在下一代和再下一代发生；该基因在种群中的频率将呈指数级增长。
伯特随后意识到，通过将这些核酸内切酶基因之一与诱导不育或使蚊子对疟疾寄生虫免疫的基因结合起来，理论上就有可能将该性状驱动到种群中，完全杀死蚊子或使其不再成为疟疾媒介。成功将对人类健康产生巨大影响。但挑战在于如何将核酸内切酶基因及其相关的遗传有效载荷引入基因组中的某个位置，使其能够安全地发挥作用，而不会无意中影响动物生理学的其他方面。
随着 2013 年基于 CRISPR 的基因编辑技术的出现，这个梦想成为了现实。2015 年，加州大学圣地亚哥分校的研究人员在无害的醋蝇果蝇中创建了一个基于实验室的基因驱动，该基因驱动只是使所有果蝇的眼睛变成黄色。他们说他们已经构建了“一种诱变链式反应”。换句话说，他们制造了可能被认为是“基因原子弹”的东西。如果其中一种东西被释放到野外，将无法阻止它。
世界各地的研究人员很快就在蚊子中开发出了基因驱动技术。在实验室中，由于基因驱动，大量蚊子在不到一年的时间内消失了。至少在昆虫中，释放这种基因炸弹不存在技术障碍。在哺乳动物中创建基因驱动仍然存在巨大问题（目前尚不存在），因为它们的细胞在细胞生命周期的不同阶段对 DNA 断裂的反应方式不同。一种自然产生的遗传元件，表现出基因驱动的某些行为，最近已在小鼠身上得到利用，但尚未被证实可以改变整个种群的 DNA。由于这些技术难题，可能无法使用这项技术来消灭入侵的啮齿动物等。
为了应对基因驱动可能造成的生态威胁，美国国家科学、工程和医学院设立了一个委员会来研究这个问题，该委员会得到了基因驱动研究的主要资助机构——国防高级研究计划局 (DARPA) 的支持。该机构是国防部的一部分，对这项技术作为安全威胁的潜力非常感兴趣。在审查了可能的优势以及基因驱动在野外传播可能造成的巨大不确定性之后，委员会 2016 年报告的结论明确指出：“目前没有足够的证据支持将基因驱动改造生物释放到环境中。”
这一声明并未消除所有担忧。基因驱动技术的先驱者、麻省理工学院的凯文·埃斯维尔特预测，到 2030 年，将会发生实验室泄漏或其他涉及基因驱动技术的事件。“不会是生物恐怖主义，而是生物错误，”他在 2016 年表示。他认为，从构思使用这项技术之初，就必须建立监管保障措施和公众参与机制。
生物伦理学家和监管机构目前面临的直接问题是，基因驱动技术是否应该从实验室释放出来。与基因驱动技术相关的主要国际框架是《联合国生物多样性公约》。在所有联合国成员国中，只有美国尚未签署该公约，而且也不太可能签署。包括弗朗西斯·福山在内的斯坦福大学研究人员呼吁建立一个类似于国际民用航空组织 (ICAO) 等标准制定机构的基因驱动监管机构。但国际民航组织成立于 1947 年，当时各国对国际监管有兴趣。监管基因驱动技术将需要在世界范围内，尤其是在美国，发生深刻的政治变革。
基因驱动技术的反对者担心潜在的生态破坏，并对 DARPA 和其他资助者持怀疑态度，他们呼吁暂停研究。尽管如此，研究仍在继续，但人们普遍认为，在考虑任何释放之前，需要进行环境风险评估，并让受影响的社区积极参与。由于对其环境的潜在影响，人们需要给予所谓的自由、事先和知情同意。
正在积极努力测试如果允许基因驱动技术进入野外可能会发生什么。2021 年，伦敦帝国学院的研究人员在 Target Malaria（一个由比尔及梅琳达·盖茨基金会资助的非营利研究联盟）的资助下，确定了基因驱动技术的八个主要生态影响，这些影响可能通过 46 条途径表现出来。他们探讨的潜在问题包括基因驱动可能扩散到有价值的非目标物种，导致其密度下降或其贡献的生态系统服务的健康状况下降的可能性。还存在基因驱动可能对目标物种产生意想不到的基因改变的风险，例如使其能够耐受更广泛的环境条件，从而导致传播疾病的昆虫扩散，而不是被消灭。在就部署转基因昆虫做出任何决定之前，即使有当地社区的支持，也需要对每一种可能性进行实地测试。
事实证明，获得社区同意非常困难。在布基纳法索政府的批准下，Target Malaria 于 2019 年 7 月释放了非基因驱动的蚊子，这些蚊子经过消毒并撒上了荧光粉，以观察它们的传播范围，从而了解基因驱动蚊子在当地以外传播的潜在风险。当地语言没有“基因”这个词，因此研究人员不得不创造术语。他们还使用了戏剧来解释该项目，确保文盲不会成为理解和决策的障碍。
然而，知识上的差距让一些村民感到无能为力。“他们告诉我们他们将要根除疟疾，但因为我们不是科学家，所以我们相信他们，但我们仍然对未来的风险有疑问，”一位农民在 2019 年告诉《世界报》。正如另一篇《世界报》 2018 年的文章中一位妇女所说：“无论如何，我们都不会有任何发言权，这里的一切决定都是男人做的。”
虽然赋予当地社区否决权至关重要，但基因驱动技术挑战了我们对“当地”概念的理解，因为昆虫不尊重边界。正如凯文·埃斯维尔特所说，“在一个地方释放，很可能就是在所有地方释放。”
一个疟疾流行的村庄的人们可能希望摆脱蚊子，并准备不惜一切代价拯救孩子的生命。但尚不清楚他们是否应该有权为该地区、国家、大陆甚至地球的其他人做出决定。这就是为什么一些具有监管权力的国际监督机构（如国际民航组织）至关重要。
也许没有什么可担心的；目前被针对的昆虫都不是任何其他动物的唯一食物来源。但是疟蚊冈比亚按蚊是数十种不同物种的食物。如果即使其中一些物种只是稍微感到饥饿，也可能会出现意想不到的生态问题，因为捕食者会通过更多地关注其他猎物物种来缓解饥饿感，从而破坏脆弱的生态平衡。
对于任何急于接受基因驱动技术的做法，可能也需要谨慎，因为可能存在更简单、不那么激进的解决方案。世卫组织于 2021 年底批准了一种疟疾疫苗，在试点研究中，超过一百万非洲儿童已经接种了一剂或多剂疫苗。
基因驱动技术研究人员的目标是精确的、在时间和空间上是局部的，并且是值得称赞的人道主义的。没有人计划像漫威《复仇者联盟》电影中的灭霸那样施加大规模的生物杀灭剂。我们需要确保在部署基因驱动技术之前对其进行最严格的审查和国际监管，否则，这种疗法可能会比疾病本身更糟糕。
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