在生命科學領域,基因編輯技術尤其是CRISPR/Cas9系統的出現,為科學研究帶來革命性突破。這項技術改變了人類對基因的認知,重新定義了自然選擇與人工干預間的界限。
老百姓眼中,基因編輯可能也是類似于“轉基因”的敏感技術。基因編輯技術看似打破了自然選擇的傳統框架,但其實它仍是自然選擇規律的一種人工延伸和加速。
自然選擇是達爾文進化論的核心,它指的是在生存斗爭中,適應環境的個體更有可能生存下來并傳遞其遺傳信息給后代,從而推動物種的進化。這一過程緩慢而復雜,往往需要數百萬年的時間才能產生顯著的遺傳變化。
相比之下,基因編輯技術特別是CRISPR/Cas9系統,能在實驗室環境中直接對DNA進行精確修改,實現特定基因的添加、刪除或修改。這一技術極大地縮短了遺傳變異產生和篩選的時間,使得研究人員能在短時間內創造出符合特定需求的遺傳變異體。
基因編輯有其合理性和可靠性,其能精準針對目標基因進行操作,從而避免對整個基因組的不必要擾動。比如,CRISPR/Cas9系統通過sgRNA引導Cas9蛋白精確切割DNA雙鏈,實現了對遺傳信息的精準編輯。這種技術不僅提高了編輯的準確性和效率,還大大降低了脫靶效應的風險,確保了基因編輯的可靠性。
隨著科學技術的不斷發展和完善,科學家們通過優化sgRNA的設計和Cas9蛋白的遞送方式,進一步提高了編輯的特異性和效率。同時,高通量測序技術的發展也為評估基因編輯的效果提供了有力支持,使得研究人員能夠及時發現并糾正潛在的脫靶效應。
基因編輯允許科研人員在實驗室環境中模擬并加速自然選擇的過程,通過定向修改遺傳信息來創造出適應特定環境或具有特定性狀的個體。這些個體在后續的繁殖過程中,仍會受到自然選擇的影響,只有那些真正適應環境的變異體才能最終生存下來并傳遞其遺傳信息給后代。
因此,基因編輯并沒有違背自然選擇的規律,而是以一種更加高效和可控的方式加速了進化的過程。它使科學家能夠在更短的時間內觀察到遺傳變異的積累和適應性的提升,為動物育種和生物醫學研究提供了強有力的工具。
(作者分別系中國工程院院士、中國科學院亞熱帶農業生態研究所首席研究員,湖南新五豐股份有限公司技術研發員,文章系“農業生物育種重大專項”科普成果,本報記者王昊昊整理。)
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