马切伊·马塞尔科让野生性行为变得致命——对于转基因生物而言。马塞尔科是明尼苏达大学明尼阿波利斯-圣保罗分校的合成生物学家，他和他的同事们利用基因编辑工具创造出了转基因酵母，这些酵母无法与它们的野生同类成功繁殖。他们说，通过这样做，他们已经设计出了合成物种。
“我们想要的东西在各方面都与原始生物相同，只是在基因上不相容，”马塞尔科说。他计划于1月16日在加利福尼亚州圣地亚哥举行的年度植物和动物基因组会议上展示他的工作。这项研究由明尼苏达大学的生物化学家迈克尔·斯曼斯基共同领导。
研究人员希望，这项技术可以用于防止转基因植物将基因传播给未经改造的作物和杂草，从而控制实验室生物。它甚至可能通过用改良的同类生物取代野生生物，来帮助防治害虫和入侵物种。其他科学家表示，这种方法很有前景，但警告说，它可能会受到技术障碍的阻碍，例如改良生物在野外生存和竞争的能力。“这是一个巧妙的系统，如果成功，可能会有许多应用，”北卡罗来纳州立大学罗利分校的进化生物学家弗雷德·古尔德说。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续报道关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
自毁模式
马塞尔科和斯曼斯基使用了 CRISPR–Cas9 基因编辑工具 ，不是为了编辑目标基因，而是为了改变它们的表达。该团队引导 Cas9 酶过度激活基因，使其蛋白质产物积累到有毒水平。当他们首次在啤酒酵母（酿酒酵母）中测试这种方法时，他们将一种名为肌动蛋白的蛋白质水平提高到含有它的细胞爆炸的程度。
为了防止转基因酵母细胞与其他菌株成功交配，该团队对酵母细胞进行了两项改造：一项类似于“毒药”的改造，产生了一种 Cas9 变体，它与其他因素协同作用，识别并过度激活肌动蛋白基因。第二项改造是“解药”，是一种阻止 Cas9 过度表达肌动蛋白的突变。
马塞尔科和斯曼斯基的团队在十月份的《自然通讯》杂志上报告说，含有毒药和解药的酵母菌株与携带解药的菌株交配时，产生了健康的后代。但是，当改良菌株与缺乏解药的不同实验室菌株杂交时，几乎所有后代都像气球一样爆裂了。
本周，马塞尔科计划讨论该团队在利用一种名为 wingless 的发育基因作为毒药，工程化合成果蝇物种方面取得的进展。马塞尔科说，很快将在植物、蚊子、线虫和斑马鱼中开始这项工作。他和斯曼斯基已经申请了该方法的专利。
对抗入侵
合成物种也可以用来战胜和 控制不想要的物种 ，这些物种传播疾病或危害生态系统。在对会议的另一项贡献中，马塞尔科的同事西巴·达斯也在明尼苏达大学，正在展示一个数学模型，该模型展示了合成物种形成如何对抗入侵鲤鱼，入侵鲤鱼已经破坏了明尼苏达州和美国中部其他州的河流和湖泊，通过取代入侵物种。
然而，加州大学圣地亚哥分校的分子生物学家奥马尔·阿克巴里说，阻止杂交繁殖的基因改造——毒药和解药——可能会带来巨大的进化适应性成本。Cas9 酶并不总是能识别其目标基因，并可能提高其他基因的活性。这种“脱靶效应”可能会削弱改良生物的健康。阿克巴里补充说，任何影响生物潜在健康的影响都应该很容易在果蝇的实验室实验中检测到。“我不确定这是否会产生足够适应野外竞争的菌株，”阿克巴里说。
古尔德同意，在不产生进化成本的情况下，很难设计出生殖隔离。科学家们可能会通过释放大量改良生物来克服这一障碍，以增加合成物种取代野生生物的可能性。尽管如此，古尔德——他正在研究 其他对抗害虫的基因方法 ——很高兴看到另一种技术。“我永远不会把所有的鸡蛋放在一个篮子里，”他说。
本文经许可转载，并于 2017年1月15日首次发表 。