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动物改变一个基因，传播到整个种群


只需改变一个基因 ， 修改过程就不停地持续下去 ， 直到所有的类似的基因都被修改 。 这种过程如同连锁反应一样 ， 被修改的基因会一代又一代地传下去 ， 直到散布到整个种群 。
【动物改变一个基因，传播到整个种群】
动物改变一个基因，传播到整个种群
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这不是天方夜谭 ， 也不是科幻大片 ， 而是利用一种最新的基因技术来实现的 。 这种技术叫做CRISPR/Cas9系统 ， 是目前基因工程学中最为耀眼的新技术 ， 其研发者已经获得了2015年生命科学突破奖 。
CRISPR/Cas9系统最初是从某些细菌身上发现的 ， 它是细菌用来对付入侵病毒的 。 后来研究人员发现 ， 这种系统可以用来修改某些基因 。
变异连锁反应
CRISPR/Cas9系统其实很好理解 。 它是一个特殊的RNA分子来匹配DNA中一个特定位置的碱基 。 一旦匹配完成 ， 这个RNA会在这里把DNA剪切掉 ， 使得染色体发生断裂 。 但一般细胞具有修复这种断裂的能力 ， 它会寻找看起来差不多的序列来修复这种断裂 。 如果你给细胞一些类似的DNA ， 那么细胞会把你提供的DNA安装在断裂处 。 因此 ， 通过提供不同的DNA来去修复断裂处 ， 你就可以做到修改碱基对 ， 删除某段序列 ， 或者加入整段新的基因等等 。 这样 ， 修复的DNA已不是原来的DNA了 。
例如 ， 你可以用它来清除掉某个基因 ， 这样你就可以来研究生物缺少这种基因会发生什么 。 当然 ， 也可以用新的基因来代替原来的基因 ， 例如 ， 你可以把能产生绿色荧光蛋白质的基因编入到染色体里 ， 这样这种生物就会发出绿光 。
总之 ， CRISPR/Cas9系统可以让你把任何一段DNA加入到基因组中的任何位置 。 所以目前来说 ， 这是个修改基因的完美手段 。
不过 ， 许多动物都有两套形态和结构基本相同的染色体（称为同源染色体） ， 一个动物只会把自己一半的基因传到下一代 。 如果你使得动物两套同源染色体中都具有修改基因 ， 即具有纯合的修改基因 ， 那么下一代就肯定具有这种修改基因了 。 那么你怎么做呢？如果一雄一雌两个动物 ， 每一个都有一个修改的基因 ， 然后让它们繁殖后代 ， 那么下一代中有1/4的动物会具有纯合的修改基因 。
动物改变一个基因，传播到整个种群
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为了得到具有纯合的修改基因 ， 使用这种繁殖过程过于缓慢 。 美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员用果蝇做实验 ， 设计了一种办法 ， 把任务全部交给CRISPR/Cas9系统 。 他们所提供的DNA样板略复杂一些 ， 它除了原来的基因以外 ， 还包含可以使CRISPR/Cas9系统发挥作用的基因 。 这样 ， 一旦把需要加入染色体的DNA注射到果蝇胚胎中时 ， 原来的基因就被这种新的基因替换掉 。 并且 ， 这个新的基因会把另一条染色体中的基因也修改掉 ， 使得这种动物的两套染色体都具有纯合的新的基因 。
关键的是下一代身上会发生什么 。 从理论上来说 ， 即使下一代身上只有一条修改过的新基因 ， 但这个新基因也会立刻把另一个染色体中的基因修改掉 ， 所以最终结果是下一代都具有了纯合的新的基因 。 研究人员也证实 ， 经过CRISPR/Cas9系统修改过的果蝇 ， 97%的下一代都具有了纯合的新的基因 。
这就是说 ， 没有什么可以阻止这种变异基因扩散到整个种群 。
风险与好处
听起来这种技术很厉害 ， 但它也具有很大的危险性 。
这个最新的基因修改技术带来了一个巨大的风险——如果得不到有效控制的话 ， 这些新的变异基因就有可能散布到整个野生种群之中 。
好在研究人员知道这个潜在的危险性 。 他们是在具有三层防护的隔离设备里饲养果蝇的 。 如果不再需要这些果蝇 ， 研究人员就会把这些果蝇直接冻死 。 当然 ， 也还有其他办法来防止意外发生 ， 例如可以让这些新的基因包含的CRISPR/Cas9系统是残缺的 ， 这个残缺的系统只有在额外供应原料时才可继续修改其他的基因 ， 这样就可以随时停止这种连锁反应 。


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