本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
在漫威电影宇宙中，复仇者们在大银幕上战斗，数学似乎很简单。美国队长等于好，灭霸等于坏。美国队长等于正确，灭霸等于错误。美国队长是由科学设计的，而疯狂泰坦使用魔法来重新设计银河系。
真的是这样吗？如果我们审视这两个角色，他们所做的选择，他们的来历以及他们的所作所为，那么谁才是真正站在科学一边呢？
为了回答这个问题，我们必须进入基因编辑领域，在这里我们遇到了听起来像 1950 年代 B 级电影的东西：CRISPR！一篇发表在 2015 年的 《自然新闻》文章 甚至用了 B 级电影的标题“CRISPR，颠覆者”。但是，虽然 CRISPR 听起来像科幻、宇宙般的词汇，但它实际上来源于地球上最古老生命体——细菌的内部运作。
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关于大肠杆菌基因组中序列模式的谜题始于 1987 年，并在 1995 年进一步加深，当时发现其他微生物也表现出相同的“成簇的规则间隔的短回文重复序列”模式。这一长串词语诞生了首字母缩略词“CRISPR”。
因此，这个令人费解的序列有了一个名称，但是它做什么？它为什么会存在？在 2007 年，丹麦科的食品科学家注意到 CRISPR 代表来自攻击细菌的病毒的 DNA。与您的免疫系统维护一份要攻击的病原体“命中列表”类似，CRISPR 代表了细菌免疫反应的古老部分，可以在病毒入侵期间进行即时识别和靶向。所有这一切都很好也很实用，但如果 CRISPR 所能做的只是帮助识别入侵者，那么它就不会如此“复仇”。它还需要能够攻击入侵者。
这就是 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白大放异彩的地方，这些蛋白始终在 DNA 中 CRISPR 序列附近发现。科学家在 2012 年意识到，CRISPR 可以用于有史以来最伟大的生物攻击任务：基因编辑。Cas 蛋白进入并切碎病毒攻击者的 DNA，从而破坏病毒并阻止其复制。Cas9 是最常用的酶，来自化脓性链球菌——这种细菌臭名昭著，会导致链球菌性喉炎。
如果是基因缺失，则修复 DNA 链，或者可以插入新的序列（可能对生物体有益或有害）来改变宿主基因组。最近的发现，例如 CRISPR-Cas3 甚至更强大。Cas3 不会切碎 DNA，而是会擦除大片 DNA。如果可以实现对擦除边界的精确控制，则这对于基因编辑具有更大的威力和前景。
在胚胎（卵子或精子）细胞中使用这些程序可以使“编辑”成为遗传密码的一部分，该密码作为“遗传特征”传递给下一代。只要您知道正确的序列——指导 RNA——给 Cas9，您就可以在任何基因组中进行剪切粘贴工作。
这既令人兴奋又令人恐惧。在 2019 年，使用 CRISPR 对单个人类细胞的 DNA 进行了 13,200 次令人难以置信的记录变更。
CRISPR 的这种潜在力量引发了有史以来最受激烈辩论的生物医学伦理问题之一。有人呼吁暂停使用 CRISPR 编辑人类种系——那些像精子和卵细胞一样将遗传信息传递给下一代的细胞。一些团体无视这些呼吁，继续前进，并使用人类胚胎作为试验床，以确定该技术的效果如何。
它确实有效，但存在一些问题。与引导 RNA 相关的靶向错误给出了“脱靶重复”。这意味着，它远没有精确到足以在人类中常规使用，并表明该技术在临床应用中可能为时过早。尽管如此，在 2018 年 11 月 28 日，来自中国广东南方科技大学的研究人员 贺建奎 透露，他违反了全球伦理协议和监管监督，对两个人类胚胎进行了体外基因编辑。
在我们的现实中，争议仍在继续，但是在漫威宇宙的虚构世界中，使用基因编辑将虚弱的史蒂夫·罗杰斯转变为超人超级士兵美国队长，这没有任何争议。肌生长抑制素基因缺失以获得超能力？检查。APOE 用于预防痴呆症？检查。BDNF 用于增强记忆力？检查。IGF2R 用于计算战斗中的关键难题？检查并检查。如果这种生物学上的修补有助于疾病或增强人类与复仇者联盟并肩作战，那么大多数人对此都没有问题。
但是，CRISPR 是一种双向的技术，既有好的一面，也有坏的一面。这里的坏处是灭霸可能如何使用基因编辑来实现他消灭宇宙一半生命的目标。CRISPR 方法可用于创建和激活“基因驱动”机制，该机制可以影响给定种群内的整个物种。在基因驱动的情况下，改变可能包括故意用突变为功能失调和病理性的错误基因“感染”种群。这绝对听起来像是灭霸工作的一部分！
在整个生物种群中传播基因突变通常需要很长时间，因为一对染色体上的突变只会遗传给一半的后代。但是，使用 CRISPR 的基因驱动会产生有针对性的突变，然后将其复制到每一代的每个配对染色体中。突变在整个种群中传播得非常快。虽然它不如灭霸在 复仇者联盟：无限战争 中使用无限手套“一击”瞬间杀死银河系一半的生命那么快，但在生物学意义上它仍然非常快。
在我们的现实中，在一个季节内，基因驱动可用于席卷并摧毁携带疟疾或西尼罗河病毒的整个蚊子种群。这将构成传染病控制的巨大进步。分子生物学家关注引导 RNA 的脱靶倾向。危险在于，引导 RNA 本身可能会在连续几代传递的过程中发生突变。这将导致靶向基因组的其他区域，然后这些区域将在种群中迅速蔓延，造成不可预见的后果。但是，它还会扰乱捕食者与猎物之间的相互作用，因为消灭整个种群会破坏这种相互作用，并可能导致整个生态系统的普遍崩溃。
这使我们想到了科学的本质。科学发现并不像我们认为的漫威电影宇宙中的角色那样有好坏之分。发现并不关心你的意图。一旦获得知识，就可以以许多发现者从未打算甚至想象过的方式使用它。与知识相伴的智慧需要时间来获得，而我们常常不耐烦等待。
进化的生态系统生活在有机平衡中。这种平衡是通过所有物种和生态系统内所有生命的相互作用来维持的。如果我们认为漫威描绘的宇宙是一个宏观生态系统，那么灭霸试图消灭一半生命的行为不仅不会像他认为的那样为幸存者带来更好的生活，还会导致生物世界的彻底崩溃。消除一半的生物体会破坏连接所有物种的关系网络。
同样，在我们当前的现实中，我们可能不了解我们决定的含义，但我们仍然会这样做，因此当我们开始使用基因驱动之类的东西时，可能会在不知不觉中给我们的自身和相关生态系统带来毁灭。
已故的伟人斯坦·李说：“能力越大，责任越大。”他谈论的是蜘蛛侠的起源故事，但是这句话应该在我们每天做出的每个决定中引起所有人的共鸣。科学进步支持产生美国队长所需的基因工程，并支持灭霸的灾难性和邪恶计划的手段。
在刚刚上映的电影 复仇者联盟：终局之战 中，冒险实施一项有风险的拯救银河系的计划可能是可以的，但在现实生活中，基因编辑不是在玩游戏。我们不应该因为我们认为这样做是正确的就仅仅去做我们能做的事情，而是需要停下来，反思并履行与我们不断增长的力量相称的责任。