当特定基因通过动物或植物群体以增强的速率传播时，发生“基因驱动”。这是在自然界中发生的事情。在世界范围内，我们已经看到了影响昆虫和小鼠基因频率的天然基因驱动的例子，以及天然基因驱动在改变蚊子种群以减少疾病传播方面的成功应用。

但是像CRISPR这样的新技术正在增加科学家以应用方式使用基因驱动的机会。本周，澳大利亚科学院发布了一篇论文，引发围绕科学，实践，监管和伦理问题的讨论，期待基因驱动成为控制澳大利亚病虫害的工具。

什么是基因驱动?

后代通常携带两个基因拷贝，一个遗传自每个亲本。然而，这种遗传模式被基因驱动所扰乱，这增加了两个拷贝仅来自父母之一的可能性。

如果我们将基因视为染色体中的“自私”元素，那么基因驱动将帮助最自私的元素获胜，并最终在人群中接管。

基因驱动存在于自然界中。转座子，也称为“跳跃基因”，代表了天然基因驱动的一个例子。转座子将自身复制到基因组的不同部分，并以高于通常的50%的比率传播给后代。

然而，尽管已经使用某些类型的天然基因驱动来抑制疾病传播，但随着合成基因驱动的出现，潜在的应用已经大大扩展。这会产生新问题。

CRISPR的力量

最近有可能使用称为CRISPR-Cas9的基因编辑工具通过基因工程创建或合成基因驱动。

该工具用于将自私基因(例如归巢核酸内切酶(其在特定位置切割DNA))与靶向通过群体传播的基因连接起来。

当存在于一条染色体上时，通过被内切核酸酶切割然后修复的过程将得到的遗传构建体复制到另一条染色体上。

这个过程可能潜在地用于驱动几乎所有基因通过群体。它最有可能在快速繁殖并且生成时间短的生物体中有效。

尽管创建稳定的基因驱动存在技术挑战，但包括澳大利亚在内的全球科学院正在讨论该技术的潜在应用。还在考虑需要实施的保障措施。自我传播的基因提供了一些独特的机会和挑战。

澳大利亚为何要考虑基因驱动?

基因驱动在澳大利亚控制病虫害方面尤其有用。

我们目前正在与许多入侵生物进行一场失败的战斗。侵害哺乳动物，昆虫，杂草，鸟类和鱼类会对环境造成破坏并减少农业产量。

基因驱动提供了一种可能抑制这些物种种群并减少损害的方法。例如，引入改变性别比例以变成男性偏见的基因可​​以限制繁殖。

驱动器还可用于引入抑制蚊子，蜱和mid等载体传播疾病的基因，以传播人类和牲畜的疾病，并引入使杂草和害虫易受农药影响的基因。

使用基因驱动来消除杂草或害虫可以减少化学喷洒的需要，并可能提高农民的作物产量。

安全，透明和监管

由于基因驱动器旨在自行传播，因此开发，测试和使用该技术需要严格的保护措施。

这就是为什么过去涉及蚊子和欧洲鲤等物种的天然基因驱动应用涉及广泛参与公众和监管机构。

关于合成基因驱动的研究和调控，透明度至关重要。

虽然澳大利亚拥有完善的基因技术监管框架，但基因驱动对传统的转基因生物(GMOs)提出了不同的问题。这是因为他们的目标是在整个人口中传播新的特征，因此可能会扩散到地理边界之外。因此，监管的国际协调至关重要。

鉴于可能部署基因驱动的背景，许多澳大利亚监管机构将需要进行协调。这包括那些负责监督环境，人类和动物健康，检疫和与食品有关的问题的人。

提前计划

基因驱动可能引起公众关注，特别是在潜在的无意识的生态和环境影响方面。

正如从关于转基因生物的争论中学到的，特别是关于无转基因产品标签的限制，仅仅教育公众是不够的。潜在价值比信息更重要。

至关重要的是确保公众持续参与基因驱动技术的潜在应用，风险和益处，以配合科学参与的最佳实践，并为研究这些问题提供资金。

这对可能受影响的社区尤其重要，例如农业部门或居住在可能发生故意释放的地区附近的社区。

资助机构可以通过提供资源来测试物理遏制设施并开发分子遏制程序，例如限制驱动系统传播的菊花链系统。

建模和实验可用于评估抑制害虫种群的更广泛的生态后果，并且需要进行研究以确定由于目标物种的进化而导致驱动失去效力的风险。

在做出关于将驱动器释放到环境中的任何决策之前，需要逐个探讨所有这些问题。

还必须仔细评估基因驱动的广泛影响。例如，针对有害生物果蝇的基因驱动可能是诸如日本等国家的问题，其对水果进口具有高度特定的规定。

与欧盟和日本等许多地区的转基因生物限制国家的贸易关系可能会受到农业中基因驱动的使用的负面影响。

国内经济影响可能包括因与含有合成基因驱动的生物接触而获得作物有机认证的问题。尽早与各种国内外利益相关者就这些问题进行沟通至关重要。