伙计，休息很容易。转基因超级物种的军队不太可能很快征服地球。在最近出现在遗传学杂志上的一篇论文中，堪萨斯大学的研究人员和来自康奈尔大学的同事们通过目前最有前途的技术改变整个物种的DNA，以产生“ 基因驱动 ”，这是一项艰巨的挑战。几十年来，科学家们提出了各种遗传改变自然种群的方法来解决困扰人类的问题。“很多时候，自然会干扰人类对世界的看法，”主要作者，KU分子生物科学助理教授Robert Unckless说。“很好的例子就是作物和昆虫传播的疾病，如寨卡病毒或登革热或疟疾。”

关于在群体水平上修改特定基因的讨论主要是理论上的，因为通过群体推动的遗传编辑也倾向于具有“适应成本”，降低改变个体的寿命，或使其变得无菌。因此，自然选择有利于缺乏修饰基因的个体，并在几代内清除群体内的给定遗传改变。

但科学家们利用“自私基因”技术的出现获得了新的优势，这些技术利用自然元素来欺骗遗传“孟德尔遗传” - 其中修饰和非修饰生物的后代就像继承父母的特征一样 - 并且克服健身费用。“有几个自私的遗传因素会欺骗孟德尔定律，因此修改基因转移到后代的可能性不是50%，而是有80%或90%的几率，”Unckless说。“通过这样做，他们可以更快地在人群中传播。”

KU研究人员表示，通过将突变与更短的寿命或对蚊子登革热的抗性联系起来，例如，这些可以驱赶人群的自私遗传因素之一，科学家找到了克服健康成本的方法。“这可以通过孟德尔式的作弊得到补偿，所以你可以通过人口传播它。它被称为'基因驱动'。”Unckless说，尽管它的承诺，这种方法“或多或少地停滞不前”，直到两年前加利福尼亚的研究人员将CRISPR / Cas9纳入其基因驱动构建体。突然间，制造超级蚊子以消灭疾病的梦想再次活跃起来。

“这种基因驱动的想法，CRISPR / Cas9，在本质上是一种细菌免疫防御系统 - 但它已被世界各地的遗传学实验室选择用于靶向特定序列并产生这些序列的突变，”他说。

KU研究人员表示，CRISPR / Cas9方法识别出一种靶向的基因序列，并在那里产生一种突变 - 将其自身作为该DNA序列的遗传机制插入。

“所以科学现在已经建立了一种识别序列，切割它并插入我们想要的遗传物质的机制，”Unckless说。“那可能包括CRISPR / Cas9机器，但也是一种新的基因，可以对蚊子中的登革热产生抵抗力，例如，两者一起传播。在少数几代人中，你几乎没有突变的副本。人口对它的“固定”，因此人口中的每个人都拥有它 - 至少这是简单的理论。“ 然而，面对基因驱动的新的和复杂的CRISPR / Cas9方法，自然仍然可能反击成功抵抗突变，Unckless说。

“我们预计阻力等位基因会在驱动器传播之前或驱动器传播之后弹出，并最终取代驱动器，”他说。“如果你的目标是抵抗登革热进入人群，你可能会这样做 - 它可能持续几代或几代 - 但随后它会衰退并留下抵抗等位基因。” 在新遗传学论文中，Unckless和共同作者康奈尔的安德鲁·克拉克和菲利普·梅塞尔使用数学模型来计算这种阻力演变的可能性，这在以前没有进行过。他们表明自然界仍然比希望解决转基因生物人类问题的科学家更具优势。

“基本上，看看这些数字并假设一个简单的基因驱动系统，阻力将会发展成为定局，”Unckless说。“这是主要的想法。我们认为抵抗可以被视为一件好事 - 如果我们知道它会发展，我们可以围绕它进行规划，并了解基因驱动是暂时的解决方案。说我们知道半衰期这种遗传解决方案是x代，我们可以监测它，随着阻力开始发展，我们可以创造一个新的。“

不言而喻，CRISPR / Cas9产生DNA的双链断裂，生物体通过两种方法中的一种进行修复，称为“非同源末端连接”(NHEJ)和“同源定向修复”。

“如果你不得不修理你的车，因为你知道发动机的一部分缺失了，而你的解决方案是'我将以随机的方式接收连接件 - 那就是NHEJ，”他说。“显然，大部分时间都不起作用。另一方面，有同源导向修复。它使用模板，通常是另一条染色体 - 因为通常有两个副本。它就像是修复2007本田的完美模板思域。你去找你的邻居谁有同一辆车，并比较他们说，'这是错的，你根据它修复它。

但有机体同时使用NHEJ和同源定向修复。对于最有效的CRISPR / Cas9基因驱动，必须对同源定向修复进行“调整”。“如果你不这样做，NHEJ会把事情搞砸，因为它产生了阻力等位基因，”Unckless说。

研究人员得出结论，与其他操纵种群的尝试一样，基因驱动很可能导致抗性等位基因。然而，有了这一点，科学家们可以适当地为动态基因驱动系统做准备，新的构建体对抗性等位基因的出现做出反应。“你需要监测基因驱动，”他说。“当你看到阻力出现时，你会引入一些能够克服阻力的新东西。”