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新西兰已经制定了雄心勃勃的目标，要在2050年消灭所有入侵的哺乳类动物掠食者，包括老鼠。基因编辑技术可能会有所帮助，但也有可能引发一场全球性的生态灾难。
提到新西兰，人们首先想到的就是“悦耳的噪音”。我（本文作者、生物学家Ed Yong）在新西兰首都惠灵顿市中心开车的15分钟里，我所听到的多是鸟鸣声，而不是喇叭声或路人的喧哗。这些鸟类鸣唱着各种声音，高低音调各不相同，有的甚至比世俗乐器的演奏更美妙。新西兰的许多地方都是鸟类的天堂，包括被认为是荒野的国家公园，它们演奏的旋律感觉就像一件稀有的礼物，尽管短暂，但在消失之前足以吸引你的注意。
然而，在新西兰占地225公顷的独特城市避难所中，许多该国最濒危的物种已经被转移至此。在那里，它们可以兴奋地歌唱，鸟鸣的曲调不再是稀缺的财富，而是成为世界背景的一部分。在那里，我才意识到这个国家遭到哺乳类动物掠食者入侵之前，它的声音与现在截然不同。
直到13世纪，新西兰唯一的陆地哺乳动物就是蝙蝠。在这个缺少天敌的世界里，当地鸟类进化出了温顺的性情。许多鸟类甚至失去了飞行的能力，如新西兰标志性的几维鸟和体型巨大的鸮鹦鹉。由于性情温和且无法飞行，它们很容易成为老鼠、狗、猫、鼬鼠、黄鼠狼以及负鼠的猎物，这些哺乳动物先后被人类带到这片土地上。这些捕食者每年吃掉2600多万只雏鸟和鸟蛋，已经将该国1/4的独特鸟类推向灭绝。
现在，许多鸟类物种只在近海岛屿生存。而在这些岛屿上，老鼠和它们的同类已经被成功地根除。或者在像新西兰这样的小型陆地国家上，鸟类被预防捕食者的栅栏包围和保护着着。这些神圣避难所中传出的歌曲再次响彻了新西兰。近年来，新西兰许多自然保护主义者和居民都支持实行“Predator-Free 2050”计划，这是一项非常有野心的计划，旨在通过消灭入侵性捕食者来拯救该国的鸟类。
新西兰本土食鸟物种将不会受到伤害，但按照Predator-Free 2050计划的研究策略，老鼠、负鼠和白鼬(大鼬鼠)将迎来厄运，甚至全部死光。世界上任何国家都未实行过如此大规模的入侵物种消灭行动。清除老鼠的最大岛屿——澳大利亚麦夸里岛(Macquarie island)，面积也只有129平方公里。新西兰比麦夸里岛大2000倍。但是，该国已经承诺在30年内实现这个“生态登月计划”。
作为一场草根运动，Predator-Free 2050已经获得了巨大的公众支持和政府的官方支持。新西兰前环保部长玛吉·巴里(Maggie Barry)曾将这一倡议描述为“我们国家历史上最重要的保护项目”。如果它能够奏效，那么鸟类防护栅栏将变得无关紧要。整个国家将会成为充满活力的避难所，在那里，几维鸟将不再受到威胁，而鸮鹦鹉将再次鸣唱到深夜。
巧合的是，Predator-Free 2050的推出伴随着一种工具的诞生，这个工具CRISPR可以帮助这项计划成为现实。CRISPR是一种革命性技术，可以让科学家精确而轻松地编辑基因。在它的原始力量中，许多保护主义者看到了实现某种不可能壮举的曙光，比如通过在野生种群中传播基因来消灭岛上的老鼠，这使得它们很难繁殖。
然而，其他科学家却看到其引发生态灾难的可能，包括至少1名基因编辑领域的先驱。他们认为，这起灾难将从有着良好意图的岛国开始，最后蔓延至全球。2007年，名叫莱斯·凯利(Les Kelly)的退休老人在澳大利亚工作了25年后，通过徒步旅行的方式回到新西兰。在那段时间里，他意识到有些东西出了严重问题。
凯利发现，他年轻时记得的那些鸟都不见了。在了解到这是入侵性物种引发的后果后，他想出了一个大胆的计划来“净化”它们，并通过自我创建的游说团体“Predator-Free New Zealand”来支持它。消息传开后，著名物理学家保罗·卡拉汉（Paul Callaghan）2011年在新西兰的一次演讲中提到了这个想法。他说：“这是可以做到的。虽然这很疯狂，但很有野心，我认为这值得一试，机关我认为这是我们面临的巨大挑战。”
卡拉汉几个月后去世了，但这些话通过受人喜爱的名人传递出来。它们当然也鼓舞了詹姆斯·拉塞尔(James Russell)，他是个年轻的生态学家，在新西兰出生和长大。他说:“我在奥克兰市郊区长大，那里有鸮鹦鹉，我妈妈也养了些非常罕见的长尾小鹦鹉。可是现在，老鼠杀死了大多数鹦鹉，这让我感到非常伤心。”2015年，拉塞尔和三位同事写了一篇论文，阐述了在全国范围内消灭入侵物种的好处，并估计50年的“净化”计划将耗资90亿新西兰元(约合60亿美元)。
从那时起，这个想法就变成了一种运动。拉塞尔称：“它不再那样遥不可及。”政府也加入其中，成立了专门的有限公司，管理着价值2800万美元的基金。公众也接受了这个想法，那些在自己的土地上试图控制入侵捕食者的人发现了统一的主题。
当然，也有许多反对者。有些人指责这是生态排外主义（ecological xenophobia），不公平地迫害外来物种，这些物种已经成为新西兰现有生态系统的重要组成部分。但拉塞尔指出，这些入侵的掠食者仍在肆虐。他说：“有些东西必须要死。要么是鸟类被我们带到这里的老鼠杀光，要么我们就要杀死老鼠，而我宁愿用人道的方式杀死老鼠，也不愿让老鼠不人道地杀光鸟类。”
其他怀疑论者则认为，这项任务过于艰巨。到目前为止，环保主义者已经成功地从100个小岛上消灭了老鼠，但这些岛屿仅占离岸面积的10%，占整个新西兰大陆面积的0.2%。在那些几乎完全归政府所有的小块、被水完全锁住的小丘上，捕杀害虫可能很简单。但在连绵不断的土地上重复这种壮举可能非常困难，更不用说城市和私人住宅点缀其中。
但是，像拉塞尔这样的乐观主义者指出，前方令人生畏的挑战不应该让人们从已经攀升的道路上分心。1963年，传奇自然保护主义者唐·默顿(Don Merton)在经过几十年的努力，依然未能将鸟类从具有攻击性的掠食者口中拯救出来后，最终通过亲手投毒将岛上滋生的老鼠毒死。在后来的几十年里，当环保部门开始通过直升机投放有毒诱饵的时候，更大的岛屿也不再有老鼠了。就连游客不断的奥克兰市海岸附近的岛屿，也被成功“净化”。
虽然在整个新西兰大陆上灭鼠是个更大的挑战，但这个挑战可以逐步解决，比如建立像Zealandia这样的大型保护区，并慢慢地扩大它们。拉塞尔说：“这是2050年的远景，肯定无法在3到5年内得到解决。技术可行性已不再那么重要，而关键是成本问题。我们今天就可以使用这项技术，但它将是无限昂贵的。我们需要新的控制技术，而且需要非常的便宜。这就是我们对CRISPR的疑问。”
2014年，麻省理工学院(MIT)的生物学家凯文·艾斯维特(kevin Esvelt)绘制出维恩图(Venn diagram)，这让他至今依然受到困扰。在图中，他和同事们提出了几种可能用于基因驱动（gene drives）技术的方法，这是一种新兴的技术，可以通过野生动物群体传播设计的基因。通常，给定基因有50%的机会被传给下一代。但是，基因驱动给出保证，让特定性状可以在繁殖数代后在整个族群中放大。有些大自然中的例子，但是有了CRISPR，科学家可以故意制造这样的基因驱动器。
假设有一群老鼠，大约半数是棕色的，另一半是白色的。现在，想象有一种基因会影响每只老鼠的颜色。这种基因有两种形式，一种导致老鼠出现褐色毛皮，另一种则出现白色皮毛。当有两个棕色基因的雄性老鼠与有两个白色基因的雌性交配时，而它们的后代都继承了1个白色和1个棕色基因。
这些后代会继续繁殖，而棕色和白色基因就会在此过程中代代相传。这就是典型的遗传案例。但是你可以用CRISPR来颠覆它，通过编程棕色基因来切割它的对应物，然后用它自己的另一份拷贝来代替白色基因。现在，老鼠的后代只剩下褐色毛皮，它们的子孙后代也都是如此，很快整个种群都会变成棕色。
同样的技术也可以通过蚊子种群传播抗疟基因，也可以通过作物植株抗旱。这种技术的应用前景非常广泛，但风险也是巨大的。从理论上讲，基因驱动的传播速度如此之快，如此无情，以至于它可以改写整个野生种群。这种技术被释放后，很难继续被人类控制。改变生物体基因的概念已经被许多人所厌恶，而基因驱动技术会让许多国家、大陆甚至全球感到担忧。
艾斯维特从一开始就明白这一点。在有关基因驱动的早期论文中，他和同事也讨论了这些风险，并提出了一些防护措施。但他们也推出维恩图，描述了几种可能的应用，包括使用基因驱动来控制入侵物种，比如老鼠。而这正是新西兰所追求的创新。你可以传播一种基因，它会让老鼠这种啮齿动物的生育能力发生混乱，或者使它们倾向于生下更多的同性后代。不需要毒药或陷阱，老鼠的数量最终会崩溃。
然而艾斯维特表示：“请不要这样做。我甚至认为这是大错特错，因为我严重误导了许多迫切需要看到希望的自然资源保护主义者。这是一个令人尴尬的错误。”通过与哈佛大学同事进行数学模拟，艾斯维特现在发现基因驱动比他想象的更有侵略性。即使是最弱的基于CRISPR的基因驱动也会彻底入侵野生种群。这种技术是如此强大，以至于艾斯维特认为都不应该在小范围内进行测试。
如果保护主义者试图用基因驱动在某个偏远的岛屿上消灭老鼠，那么只需要几只游泳能力强悍的啮齿类动物就可以把基因驱动的力量传播到大陆上，甚至更远的地方。艾斯维特说：“你不能简单地把它们隔离开来，更无法将它们与更广阔的世界隔离开来。它们最终会在所针对的整个物种内传播。如果这个物种是棕色老鼠，那它所指的是整个星球上的棕色老鼠。”
艾斯维特与奥塔哥大学的专家、Predator-Free 2050顾问尼尔·格默尔(Neil Gemmell)共同撰写了一篇评论文章，明确要求自然资源保护主义者避开标准的基因驱动技术。他说:“这种技术不适合人们想象中的绝大多数潜在应用。唯一可能的例外就是消除某些疾病，如疟疾和血吸虫病，这些疾病会影响数亿人的生命，并证明难以控制。”
此外，基因驱动技术也还没有完全准备就绪。即使这种技术今天得到了绿灯，格默尔说它至少需要2到3年的时间来开发载体动物，再用2年时间在实验室里测试这些动物，还需要更多时间来建立小型实地试验。但与政治障碍相比，这些技术障碍显得不值一提。在许多文化中，老鼠都被列为害虫之列，但对全球许多生态系统来说，它们也扮演着重要角色。
根除老鼠并不是任何单个国家能做到的事情，它必须是个全球性的决定，但这是不可能的。想想看，为了达成关于气候变化的国际协议，各国付出了多少努力。而现在，某些国家的行动在很大程度上可能改变整个世界的生态系统。基因工具现在已经变得如此强大，它们可以触发类似的变化，但更快甚至可能更不可逆转。
格默尔说：“在全球社会中，我们不能孤立地行动。我们正在考虑开发的许多工具将跨越国际边界。新西兰是个相对孤立的岛国，但如果这种关于消灭啮齿动物的对话是在美国发生的呢？如果加拿大人和墨西哥人有不同的看法呢？这些都是应该解决的问题。“
拉塞尔同意采取预防措施，但他还没有准备好放弃基因驱动。首先，他认为，艾斯维特的模拟过高地估计了这种驱力在野外的风险。的确，老鼠很擅长在新的陆地上旅行和殖民，但在其他老鼠已经存在的地方，它们的生存状况却出奇地糟糕。他说:“老鼠有强大的现有优势，你真的需要引入很多个体才能发挥作用，让它们成功地入侵已经建立的族群中。”
艾斯维特认为人们会这么做。基因驱动的老鼠可能无法游泳或无法将足够的数量带到新的土地上，但人们可以携带它们。这是有先例的：1997年，农民非法走私出一种出血性病毒到新西兰来控制兔子泛滥。他们也可以很容易地从其他地方走私基因驱动的老鼠，来控制他们在世界各个角落的啮齿动物。格默尔说：“新西兰的生物安全非常好，但它主要集中在阻止外来物种入侵上，我不确定我们是否善于做这样的事情。”
如果基因驱动被部署，那么不难想象这样的啮齿动物也会出现在黑市上，这正是艾斯维特所说的科学家们很少预料到的故意渎职行为。他说:“当技术与现实接触时，我们无法考虑到事情的方方面面。”所有这些都假定基因驱动将被用来传播杀死或抑制害虫的基因。相反，自然资源保护论者可以利用它们传播与特定生态系统有关的基因。拉塞尔说：“想象下给新西兰所有老鼠花生酱过敏基因，然后我们喂它们花生酱，这当然很不错。但你刚刚把世界上的所有老鼠都变成了转基因生物，而没有询问其他国家。”同样的问题仍然存在：你如何防止这种改造在新西兰以外的地方蔓延？
艾斯维特正在研究一些技巧，以抑制基因驱动的惊人力量。在基本的基因驱动中，被选择的基因有它需要传播的所有成分。但是你可以把这些成分分给几个基因，这些基因是由雏菊链连接起来的，所以基因C是由基因B驱动的，基因B则是由基因A驱动的，而基因A则没有驱动因素。如果携带这些基因的老鼠被释放到野外，基因A的携带者最初会传播基因B和基因C，但它们最终会消失。此后，基因B和基因C也会随之消失。艾斯维特所说的这些“雏菊驱动器”可自我耗尽。它们被设计成用完蒸发正太。如果要它们发挥作用，它们就会变成某些国家在不涉及整个世界的情况下合理使用的工具。
很明显，尽管在新西兰的保护圈里，基因驱动正在流行，但实际上并没有具体使用它们的计划。新西兰生物遗产国家科学挑战赛的负责人安德里亚·比罗姆（Andrea Byrom）说:“目前新西兰没有为实现Predator-Free的目标而研发基因驱动器，也没有在不久的将来进行此类研究的计划。”实际上，Predator-Free 2050的研究策略只提到了最具探索性的步骤，比如对当地老鼠进行基因组测序，与像艾斯维特这样的国际专家交谈，以及运行数学模拟等。真正的研究可能不会在2020年之前开始，而且这将取决于“技术上的障碍是否解决、支持政策以及新西兰/国际意愿。
Predator-Free 2050也资助了社会研究，研究新西兰人如何利用基因技术来控制害虫。这是正确的顺序，比罗姆说：了解人们想要什么，并采取相应的行动。调查结果显示，8000名受访者中，32%的人对基因驱动等技术感到满意，18%的人认为它们不应该被使用，50%的人还不确定或者希望加强控制。
网络科学家、哈德森怀卡托大学的毛伊·哈德逊（Maui Hudson）表示，基因驱动的前景很吸引人，但它也存在风险。政治学家亚罗哈·米德（Aroha Te Pareake Mead）也表示，尚未有关于基因驱动技术的广泛讨论。这个概念符合环保理念，但实现这个目标的方法更具争议性。
米德说:“多年来，我们已经采取了许多措施来解决环境问题，但也带来了许多意想不到的有害后果。一般来说，我们对任何种类的基因改造技术都持怀疑态度。”
基因驱动并不是唯一的游戏。Predator-Free 2050的支持者们也在研究如何升级经过测试的技术。举例来说，最常用的陷阱是简单的一次性设备，必须手动检查和重置。但有些公司已经做出了能够自我重置的陷阱，可以用配有气体动力的活塞反复杀死数十只老鼠，或者在需要重置之前可以喷洒100个毒素的陷阱。其他人正在开发传感器，当陷阱捕捉到动物时，这些传感器会告诉猎人，这样他们就不用费力地检查每个陷阱了。
这些陷阱通常都是用食物做诱饵，但食物在田里会变质，而且必须经常重新放诱饵。具有讽刺意味的是，在保护区里，这种方法也变得不那么有效了，因为实体猎物更为常见。事实证明，鼬鼠的气味更容易吸引掠食者。科学家们现在正试图分离出这些化学物质，使其具有更诱人的吸引力，以便打造超级诱惑物。
通过空中投毒，已经帮助新西兰清理了许多岛屿上的老鼠，这种方法肯定会被继续使用。但其使用是有争议的，因为它会伤害顽皮的鹦鹉，偶尔会伤害宠物狗。但是，如果环保人士有更好的方法来探测害虫，比如可以追踪啮齿动物的脚垫传感器，或者人工智能自动分析图像摄像机，他们就可以更有效地部署毒药。一个团队也在尝试开发更具体的毒素，通过分析老鼠的基因组来发现会影响它们的化学物质。
拉塞尔认为，要想Predator-Free 2050取得成功，就必须把最有效的工具——人类的热情集结起来。成千上万的志愿者组织已经遍布全国，监测入侵物种和设置陷阱。这种狂热必须传播开来，特别是如果老鼠被逐出城市。任何抵抗或冷漠的地方都可能成为害虫滋生的据点。拉塞尔说：“国家公园和偏远地区不仅应受到保护，人们的后院也应曾为受保护的地方。”
不管Predator-Free 2050最终采用何种技术，毫无疑问，这些措施都是必要的。想想新西兰的可爱的、笨手笨脚的、巨大的、不会飞的鸮鹦鹉。在20世纪60年代，人们认为它已经灭绝了。现在，在发现了幸存鸮鹦鹉和30年的努力工作之后，它们的数量达到了153。鸮鹦鹉复育计划（Kakapo Recovery）主管维尔科（Deidre Vercoe）称，成年鸮鹦鹉被转移到没有天敌的岛屿上。
维尔科的团队将不得不开始将这些鸟类放生到那些有白鼬和老鼠仍然存在威胁的地方。如果Predator-Free 2050能够实现目标，他们可以轻松的微笑，而不再是恨得咬牙切齿。她说，即使新西兰第三大岛屿斯图尔特岛(Stewart Island)，也应该清理干净老鼠，这将是鸮鹦鹉多年来企盼的未来。
新西兰远不是唯一需要解决这些问题的国家。在过去的7个世纪里，从地球上消失的脊椎动物中，有60%是从岛屿上消失的，其中半数的罪魁祸首是入侵物种。如果Predator-Free 2050做出正确的选择，它确实可以改变世界，但不可避免地会出现基因驱动的啮齿类动物。它将向其他国家表明，岛屿可以得到保护，入侵害虫可以被根除，野生动物可以被拯救，即使是在曾经认为不可能的尺度上。拉塞尔说：“即使我们没有到达终点线，但我们跑完大部分马拉松比赛的事实也会给人留下深刻印象。”
本文来源：网易科学人
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