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斑翅果蠅 (spotted-wing drosophila), 原產自亞洲, 2008 年首次出現在美國北卡羅來納州。 因為其尾部鋒利的產卵器, 已經成為了該州櫻桃園的心腹大患。
相比家蠅僅在腐爛的莓果上產卵, 斑翅果蠅這種入侵生物還在成熟的水果上打洞。 每年, 美國農業部為此花費大約 7 億美元治理蟲害。
加利福尼亞州的櫻桃種植商認為, 也許有辦法可以以較低的成本根治蟲害。 依靠遺傳學家研究的“基因驅動”(gene drive) 技術, 能在野生斑翅果蠅之間傳播 DNA 突變並殺死它們。
基因驅動是現代生物學中最受爭議和最可怕的發明之一。 反對者稱其為“基因原子彈”, 並希望能嚴格禁止這種技術的應用;其他人則看到了這種技術潛在的應用價值, 例如在公共衛生領域, 用這種技術根除傳播瘧疾的蚊子。
現在, 加州大學河濱分校的科學家在加州櫻桃協會的資助下, 在斑翅果蠅體內安裝了一個基因驅動器, 這是該技術首次產生商業價值。
除此之外, 加州大學聖地牙哥分校 (UCSD) 的兩家衍生公司也在尋求基因驅動的商業應用。 Agragene 公司打算改造植物和昆蟲。 Synbal 公司則試圖利用這項技術加速實驗室老鼠、寵物狗的基因工程技術研究。
大衛·韋伯 (David Webb) 是 UCSD 兩家衍生公司的首席執行官, 他認為, “這項技術能精確控制任何生物中基因。 ”然而, 這兩家公司都沒有籌集到資金。
基因驅動的原理是生物體內含有的“自私基因”(selfish gene), 該基因能夠自我複製並被大多數動物的後代遺傳。 這種效應被稱為“超級孟德爾遺傳”(super-Mendelian」inheritance)。
問題在於, 改造野生動物的基因會引發複雜的倫理和監管問題。 科學家們擔心, 如果實驗動物逃脫控制回歸野外, 基因驅動可能會失控。 麻省理工學院和哈佛大學博多研究所已經確定不將基因驅動作為公司應該開展的基因編輯技術的應用。
更重要的是, 任何對基因驅動的使用都將受到嚴格的監管,
加州櫻桃協會董事會只是想擺脫斑翅果蠅。 十年前發生蟲害時, 果園開始噴灑名為“pyrethroids”的殺蟲劑, 這些殺蟲劑有著“Mustang Maxx”和“warrior”這樣的貿易名字。
加州櫻桃協會高級管理人員 Nick Matteis 表示, pyrethroids 已經是最強大的殺蟲劑, 能殺滅斑翅果蠅、蜜蜂, 甚至所有昆蟲。 如果不需要噴灑 pyrethroids, 將節約一大筆開支。
對於櫻桃種植者來說, 基因驅動是一個精確的工具, 能在成千上萬的物種中消滅特定物種。 2013 年, 加州櫻桃協會開始資助這項技術的開發,
“從他們的角度來看, 這是一大筆錢, 但從我們的結果來看, 這只夠支付一份薪水和一些實驗, ”Akbari 教授說。 他是昆蟲遺傳學專家、美國國防部高級研究計畫專案的參與者之一。
即便如此, 當 July Akbari 成功實現基因驅動, 他的技術被稱為“美狄亞”(Medea), 命名來源自希臘女巫殺死了自己的孩子。 Akbari 的技術能在實驗室環境下將新的基因 100% 傳播到斑翅果蠅。
下一步的研究是確定自私基因的遺傳物質的載體。 雌蠅在冬天能存活, 因為它們的身體能製造出防凍劑。 添加一種阻止這些化學物質的基因可能會導致斑翅果蠅凍死。 另一種可能的方法是通過基因改變了雌蠅的產卵器,從而控制它們的行為。
Akbari 說:“如果你把那把刀扔掉,或者把它弄得很鈍,斑翅果蠅就會把卵產在腐爛的水果裡,就像普通的害蟲一樣。斑翅果蠅仍然存在,但它們不再是農作物害蟲。”
人們擔心一旦放鬆監管,基因驅動將勢不可擋。事實上,科學家們有各種各樣的方法將基因驅動技術限制在可控範圍內。在 Akbari 的研究中,美狄亞系統需要大量的昆蟲來進行連鎖反應,至少上千個。這就意味著,有幾隻斑翅果蠅在一盒櫻桃裡搭便車,不太可能不小心引發基因驅動。
加州櫻桃協會董事會將資助更大規模的實驗室研究。為了支付科研經費,並最終尋求批准來實施基因驅動,種植者小組計畫從其他水果種植者那裡籌集資金,創建一家公益企業,並將技術和財務公開納入公司章程。
Tom Turpen 說:“我們將創建一個基本上以信託業務為主的實體公司。”他是為農民們組建公司提供諮詢顧問,否則,反對轉基因生物的人可能會引發一場令人癱瘓的公眾辯論。
加州櫻桃協會董事會執行總裁 Matteis 估計,基因驅動研究專案獲批並實施前需要 5 年的時間籌備。他相信屆時公眾會支持這項計畫。“任何被認為對環境有好處的昆蟲,都將會有更大的困難。但只要這只昆蟲是最近出現的,人們對擾亂生活圈的擔憂就會減少。”
另一種可能的方法是通過基因改變了雌蠅的產卵器,從而控制它們的行為。Akbari 說:“如果你把那把刀扔掉,或者把它弄得很鈍,斑翅果蠅就會把卵產在腐爛的水果裡,就像普通的害蟲一樣。斑翅果蠅仍然存在,但它們不再是農作物害蟲。”
人們擔心一旦放鬆監管,基因驅動將勢不可擋。事實上,科學家們有各種各樣的方法將基因驅動技術限制在可控範圍內。在 Akbari 的研究中,美狄亞系統需要大量的昆蟲來進行連鎖反應,至少上千個。這就意味著,有幾隻斑翅果蠅在一盒櫻桃裡搭便車,不太可能不小心引發基因驅動。
加州櫻桃協會董事會將資助更大規模的實驗室研究。為了支付科研經費,並最終尋求批准來實施基因驅動,種植者小組計畫從其他水果種植者那裡籌集資金,創建一家公益企業,並將技術和財務公開納入公司章程。
Tom Turpen 說:“我們將創建一個基本上以信託業務為主的實體公司。”他是為農民們組建公司提供諮詢顧問,否則,反對轉基因生物的人可能會引發一場令人癱瘓的公眾辯論。
加州櫻桃協會董事會執行總裁 Matteis 估計,基因驅動研究專案獲批並實施前需要 5 年的時間籌備。他相信屆時公眾會支持這項計畫。“任何被認為對環境有好處的昆蟲,都將會有更大的困難。但只要這只昆蟲是最近出現的,人們對擾亂生活圈的擔憂就會減少。”