基因编辑技术CRISPR可以帮助在全球范围内降低生物多样性损失吗？

虽然许多科学家们渴望讨论使用CRISPR以保护生物多样性的可能性，但它们也是谨慎的。人类干预的影响并不总是可预测的，并且一旦将基因编辑的物种释放到野外，控制任何负面影响就会困难。美国农业部（USDA）国家野生动物研究中心的研究科学家Toni Piacio表示，研究人员应该在谈到Crispr时“从不完全啜饮Kool-Aid”。相反，她说，他们应该“花费大量的研究时间和智力能源”质疑自己和他们的工作。

虽然许多科学家们渴望讨论使用CRISPR以保护生物多样性的可能性，但它们也是谨慎的。

粮食安全的多样性

大约12000年前，古人开始培育我们今天食用的许多植物的野生祖先。随着时间的推移,他们从植物中选择了种子，从而进化有用的特征在未来几年植物。因此，一种叫做Teosinte的植物，岩石硬壳中的5至12个粒产生了玉米那还有野生西红柿的红色小浆果发挥着今天的西红柿．这种作物驯化过程是人类的转折点。它允许我们定居社区并建立社会。

但是几千年过去了，驯化也降低了遗传多样性在我们生长和吃的植物中。要了解原因，想象一下10,000年前的古代人，厌倦了用岩石砸碎Teosinte，从他们的硬壳中获得一些测量的核。如果那个人看到一个裸体核的植物 - 暴露并可用而没有摇滚粉碎 - 他们可能会选择从那个植物中选择种子来增长明年。这对这个人来说很棒，但该领域其余部分的遗传多样性将失去后代。

同样的力量今天在玩耍。例如，当每个番茄植物看起来都一样，以相同的速度增长并产生磅的西红柿，种植更容易，食物供应更可预测 - 如果一切都像往常一样。

问题是，农业并不总是遵循平常的预期模式。和气候变化正在增加农业的可变性和不可预测性。由于它们的低遗传多样性，许多作物并不特别适合应对新兴的气候模式，使它们容易受到干旱，洪水或咸土等挑战。因此，SãoPaulo大学植物生理学教授拉扎罗·佩雷斯说，依托有限数量的作物物种，以产生世界的食物是有风险的。

佩雷斯和其他研究人员正试图将野生物种的遗传多样性注入农业。他的研究团队从野生番茄开始，使用CRISPR编辑了一些关键基因。它的目标是使野生番茄的基因版本与驯化番茄的基因版本相似。在这一过程中,野生番茄种获得了一些与驯化番茄种相同的有益特性．通过这个过程,德诺维与野生西红柿相比，Peres和他的同事们培育出了果实更多、更大、番茄红素更多的西红柿，而且与传统的驯化西红柿在基因上有所不同。

植物大小或颜色的变化会影响哪些昆虫被吸引吗?这对这些昆虫的掠夺者有何影响？

但是，在佛蒙特州大学农业和生命科学学院副教授Yolanda Chen表示，超越单一作物，这是重要的。陈研究了影响植物驯化可以对昆虫种群进行。她说，研究人员需要考虑基因的“在更广泛的社区背景下运作”，而不仅仅是在一个植物中​​。植物大小或颜色的变化会影响哪些昆虫被吸引吗?这对这些昆虫的掠夺者有何影响？

佩雷斯注意到对农业生态系统的潜在影响。驯养野生番茄并在规模上生长它可能会影响肠系的生态关系。他说，他仍然说，他“主要看到积极的事情”对他的工作的潜在影响。“而其中一个是粮食安全，因为依赖于食品，饲料和纤维的少数物种非常危险。”

陈说，她认为基因编辑对德诺维驯化是比其他遗传方法“较小的风险”，例如将整个新基因引入植物物种的那些。在德诺维驯化，相关的驯养番茄植物中已经存在的编辑版本。

在当地的杂货店提供了增加我们的食物遗传多样性的新种番茄之前，它可能会一段时间。佩雷斯表示，到目前为止，他和他的团队发布的工作是一个概念证明;换句话说，他们表明了这一点德诺维驯化是可行的，但没有计划将那个番茄商业化。自从他们的注意力从Galápagos群岛的野生番茄群中的一种野生番茄群中的注意力造成特别良好的土壤，并且抵抗可能导致严重作物损害的白色飞行。如果他们能够德诺维驯化这个番茄，它可以作为处理咸的沿海土壤的农民的重要作物。

最后，陈和佩雷斯都关注气候变化、农业和生物多样性。他们从不同的研究角度来解决这些问题，但都认为农业生态系统的多样性——在遗传和物种层面——是粮食系统能够承受气候变化挑战的一个重要方面。在未来，驯化新的植物物种——可能通过基因编辑——可能会给农民带来更多好处适合于特定气候的种植多元化作物的选择．

珊瑚保护

1770年，英国探险家船长詹姆斯厨师跑了他的船，努力，搁浅，“疯狂的迷宫”，这将被称为澳大利亚昆士兰州海岸的大堡礁。虽然库克被认为是“发现”礁石，珊瑚礁是很重要的对土著居民的影响

几百年后，污染和海水变暖导致了巨大的珊瑚漂白世界各地的活动。虽然珊瑚可以存活漂白，但压力会导致死亡率增加。这对此来说是坏消息居住珊瑚的海洋物种．当珊瑚丢失时，珊瑚礁生态系统受苦，抛出关系之间的关系成千上万的物种包括鱼类、无脊椎动物、植物和海龟等，它们生活在那里，失去了平衡。

当珊瑚与藻类之间的共生关系发生时发生漂白，例如压力 - 例如，通过温暖的水。由于压力，珊瑚排出藻类，导致漂白珊瑚。漂白事件开始了在20世纪80年代增加频率和幅度．在2014年至2017年期间，海洋温度升高的幅度很大全球珊瑚漂白事件．

据此，对世界珊瑚的现行保护努力不足以遏制漂白事件并维持有价值的生态系统珊瑚支持，据IPBES报告．因此，有一定的紧迫性来寻找新的保护方法。一种2019年生物学家报告布局不同的保护方法，并评估其潜在的风险和福利。与2018年宣布科学家使用过CRISPR在珊瑚中编辑基因在美国，基因编辑被视为一种潜在的策略。也许吧。

目前对世界上珊瑚的保护努力还不足以遏制白化事件，维持珊瑚所支持的宝贵生态系统。

Marie Strader，现在是Auburn大学助理研究教授，是一名主要研究生，作为制作工作的国际科学家团队的研究生。科学家们编辑了三种类型的基因振动彩色珊瑚叫acropora millepora.．编辑的目标是“破裂”或突变基因，并在一些幼虫中进行。

由于这种概念证明研究是成功的 - 这意味着他们至少可以编辑他们所针对的珊瑚基因，至少有一些时间 - 其他研究人员可以使用它们的方法作为编辑其他基因的蓝图acropora millepora.并编辑其他珊瑚物种。对于初学者来说，Strader说，他们可能会看看涉及珊瑚生命周期和温度敏感性的基因。理解这些过程，Strader说，可以“转化为节约落下的努力”。

例如，研究人员可以在实验室中使用CRISPR来帮助他们了解哪些基因对于对温暖水域的耐受性很重要。如果他们在实验室中编辑一个基因，并且由此产生的珊瑚可以更好地宽容温暖的水域，因此科学家们可以为那些自然具有这种基因突变的人看待天然珊瑚群。掌握这种理解，研究人员可能更加成功，在养殖珊瑚等养殖努力中，以帮助他们保持凉爽随着热量的转变。

如果他们编辑基因和由此产生的珊瑚可以更好地宽容温暖的水域，科学家可以看看那些自然具有这种基因突变的人的天然珊瑚群。

一方面，还有很多技术障碍。在Strader的工作中，个人编辑的珊瑚最终被编辑和未经编辑的基因副本。为了实现基因编辑的全部效果并将其传递到后代，珊瑚的每个单元都应该具有相同的编辑。和其他细节，例如确保CrispRP只编辑目标基因或基因，“需要在保护目的之前进行制定，”Strader说。

此外，在教堂山北卡罗来纳大学的海洋生态学家John Bruno表示，保护努力需要保护不仅仅是珊瑚，而且需要依赖于它们的数千个其他物种。根据Bruno，基因编辑10或20种珊瑚以忍受温水只是不够。作为“没有人进入在海洋中的全部亿亿种，”他说，保护需要专注于整个生态系统，而不仅仅是几种物种。“解决方案相当明显，只是彻底减轻温室气体排放，”他说 - 承认这并不容易。

运行干扰

根据布鲁诺的说法，珊瑚的情况是“可怕的”。但是，他说，即使在珊瑚物种急剧下降的情况下，通常仍然有许多——可能有数百万——个体留下。

在陆地上，一些动物的数量要少得多，很容易在入侵物种的控制下消失。在新西兰,没有哺乳动物的捕食者在没有哺乳动物的情况下进化．许多鸟类体型庞大，无法飞行，所以当老鼠、负鼠和白鼬等哺乳动物随人类一起抵达时，鸟类很容易成为目标。据一位学习，这些侵入性动物每年负责损失估计的2660万只鸡和天然鸟类鸡蛋。

尽管如此保护努力，许多新西兰鸟类都灭绝或濒临灭绝。为了拯救那些左边，新西兰政府已经设定了一个到2050年消灭该国的哺乳动物害虫的宏伟目标．Piaggio指出，就目前情况来看，入侵物种通常是通过陷阱和有毒物质来管理的，这不是令人愉快的死亡方式。

基因驱动器与基因编辑的出现变得更加合理，可以为管理侵入性群体提供更人性化的方式，并保护他们危害的物种。

简单地说，是基因驱动改变遗传特征的几率，比如性别．如果每10只负鼠中有1只是雄性，而不是正常情况下的5只，雌性负鼠的繁殖机会就会减少。

基因驱动器与基因编辑的出现变得更加合理，可以为管理侵入性群体提供更人性化的方式，并保护他们危害的物种。

不幸的是，正如所证明的那样猫鼬在夏威夷和甘蔗蟾蜍（或者巴特·辛普森的牛蛙）在澳大利亚，人类在干预生态系统方面有一个不太完美的曲目记录。

保护遗传学家、奥塔哥大学(University of Otago)名誉研究员海伦·泰勒(Helen Taylor)说:“我们做了这么多事情，目的可能是最好的，但我们发现，只是出现了不可预见的后果。”她指出，虽然负鼠在新西兰有害虫，但它们是澳大利亚的重要物种。如果在澳大利亚释放了新西兰基因驱动器的可能性，则效果可能是毁灭性的。

Maud Quinzin，一个保护遗传学家和高级博士后助理，最近开始在麻省理工学院工作雕刻进化实验室凯文·埃斯维尔特，一位科学家首先提出的CRISPR作为创建基因驱动器的工具．Quinzin正在利用她对生态系统动态的理解，帮助雕刻演进实验室思考人类干扰对生态系统的复杂涟漪效应。

她说，从各个角度看待科学很重要。“开发基因编辑工具需要拥有非常不同专业知识的科学家在过程早期就分享想法和进展。”例如，如果一个岛屿上的入侵物种老鼠被消灭了，其他物种——甚至其他入侵物种——是否会变得更多?“你必须考虑……生态系统中的动态，”她说。自从提出CRISPR可以用于基因驱动以来，埃斯福特本人就一直直言不讳他的担忧．

虽然，奎宁一直在保护生物学的前线，观看有价值物种的人口灭绝，她希望社区展示了所有保护选择。Quinzin说，对于科学家们来说，他们真的需要了解他们可能工作的地方。这种理解不仅来自研究人员，而且来自生活在那些地方的人。“你尊重一个地方的价值观和知识真的很重要，”奎因说，包括“不仅是科学信息，而且土着或当地知识Quinzin说，随着技术的发展，通过与当地社区接触，研究人员可以专注于以与社区的文化、社会、政治和环境价值相一致的方式开发技术。

向前进

在短期内，农业可能是最有可能利用CRISPR来保护生物多样性的地方。事实上,第一个基因编辑的作物击中了市场在2019年初美国。各国仍然弄清楚如何调节编辑的植物该研究对可能通过自然突变出现的植物和包含更大规模编辑(如包含新DNA的编辑)的植物进行了很大的区分。

至少，佩雷斯等科学家的工作可以扩大我们的作物植物的遗传多样性，为桌子添加更多选择，因为农民，科学家和其他利益相关者对食品安全的世界努力工作。并且选择很重要。没有单一解决方案可以在任何地方节省生物多样性。不小心应用的解决方案会导致更多问题。

科学家似乎谨慎行事。至少一些珊瑚研究人员拒绝考虑在野外使用Crispr。学习基因驱动器的科学家们在声中指出了技术的局限性，并扩展了角色的角色必须在使用或不使用CRISP的决定中发挥作用。

“我觉得我们有一个非常大的 - 不仅仅是机会，而且有义务尽可能地在公众中拿出来的义务，”Piaggio说。她说，如果科学家们没有公开买入，他们不应该使用这项技术。“我觉得我们必须和那样好。”

Quinzin说，她和她的群体中的其他科学家们想要公众的指导。与此同时，如果我们尊重和正确使用，她指出，她指出的是，如果我们尊重和使用它可能是这样一个惊人的工具。“

对世界面临的生物多样性危机没有完美或普遍的解决方案。并且由于追求解毒剂而不能忘记原因。这就是为什么它将采取科学家和保护主义者，以不同的地区工作的不同方法有所作为。