Fra gamle soothsayers til Wall Street aksjeplukkere har mennesker alltid lengtet etter å kunne fortelle fremtiden. Evnen, unødvendig å si, har for det meste blitt overvurdert.
Men hva hvis det var en følelse av at du virkelig kunne fortelle fremtiden? Og hva om vi også kunne gjøre et bestemt utfall mer sannsynlig, til og med sikkert? Den fremvoksende teknologien kjent som gendrivere tilbyr et slikt potensial for å favorisere spesielle egenskaper i fremtidige planter og dyr - for å øke landbruksproduksjonen, redusere risikoen for smittsom sykdom eller noe vi ennå ikke har forestilt oss. Noen har allerede antydet å bruke genstasjoner for å eliminere visse mygg som kan spre Zika, malaria og andre plager. Men er det en god ide? Hvordan skal vi tenke på å bruke en slik teknologi på måter som forutser og veier fordeler og skader for nåværende og fremtidige generasjoner?
I løpet av det siste året vurderte et utvalg av National Academies of Sciences, Engineering and Medicine disse spørsmålene på forespørsel fra National Institutes of Health og Foundation for NIH. I forrige måned ga komiteen, som jeg var leder av Elizabeth Heitman, fra Center for Biomedical Ethics and Society ved Vanderbilt University Medical Center, ut sin rapport - “Genenes driv i horisonten: Fremme vitenskap, navigere usikkerhet og samkjøre forskning med det offentlige Verdier. ”Så hva konkluderte vi? Jeg kommer til det om et øyeblikk, men først en leksjon om vitenskapen.
Genkjørteknologi gjør det mulig for forskere å endre de normale regler - odds hvis du vil - om genetisk arv i seksuell reproduksjon. Gjennom genstasjoner kan vi øke sjansene (fra naturens 50-50 odds i de fleste seksuelt reproduserende arter) betydelig for at et bestemt gen blir sendt til et avkom. Gendrivteknologien kombinerer en endret genetisk egenskap, for eksempel å produsere en hann, med en økt sannsynlighet for at egenskapen passerer gjennom en populasjon.
Dette er et nytt verktøy i en veletablert forfølgelse. Arv er et område der mennesker legger mye arbeid i å håndtere fremtidige resultater. Oppdrettere kan jobbe i år eller tiår for å sikre at karakterer som en plantes frøstørrelse, eller hestens styrke eller hastighet, passerer forutsigbart fra generasjon til generasjon. Hvor forutsigbart? Vel, gjennom historien gjør essensen av "god avl" passasje av et ønskelig trekk mellom generasjoner så pålitelige som mulig.
Imidlertid var det først på slutten av 1800-tallet at eksperimenter med erteplanter av en østerriksk munk, Gregor Mendel, økte utsiktene til at å styre passasjen mellom karaktertrekk mellom generasjoner kunne overgå beste praksis eller til og med beste gjetninger. Mendel demonstrerte at han for i det minste noen foreldrekjennheter kunne forutsi gjennomsnittsfrekvensen de ville forekomme hos avkom. For eksempel, hvis foreldreplanter i en seksuelt reproduserende art hadde røde blomster eller gule frø, kan en forutsi at halvparten av alle avkom ville ha røde blomster eller gule frø. Det var et bemerkelsesverdig fremskritt. Tidlig på 1900-tallet var Mendels resultater blant de grunnleggende innsiktene som førte til genetikkvitenskapen.
Genetikere jobber for å avsløre arvelighetsreglene ved å forstå prosessene som knytter et individs DNA, eller genotype, til uttrykk for en spesiell egenskap, fenotypen til en utviklende organisme eller en voksen. Dette krever forståelse av molekylære og miljømessige variabler som styrer et utfall, for eksempel å ha et hann eller kvinnelig avkom. Vi vet at i de fleste arter med to kjønn kan vi i gjennomsnitt forvente at avkomgenerasjonen vil ha omtrent halvparten hanner og halvparten kvinner. Dette er en grunnleggende arvelighetsregel - fraværende krefter som genmutasjon eller naturlig seleksjon, hyppigheten av mange trekk i avkomgenerasjonen vil være lik foreldrenes generasjon. Men hva om du hadde teknologien til å endre den grunnleggende regelen og føre til at forholdet i avkomgenerasjonen var 60:40 menn til kvinner, eller 70:30, eller til og med 99: 1?
Genstasjonsteknologi åpner for slike muligheter. En gendrift kan utformes for å øke sannsynligheten for at en kvinne produserer hanner i motsetning til kvinner. I tillegg øker brøkdelen av menn i en befolkning etter hvert generasjons gjennomgang etter hvert som egenskapen "driver" gjennom en befolkning - fremtiden blir mer sikker. I ekstreme tilfeller kan store deler av eller hele befolkningen bli hanner, og selvfølgelig for en art med seksuell reproduksjon vil resultatet være reduksjon eller eliminering av en populasjon, eller til og med utryddelse av en art.
Men bør gendrev brukes til å endre populasjonsstørrelser, kanskje til utryddelsespunktet? På oppsiden har gendrevne modifiserte organismer løftet om å forbedre menneskers helse og landbruksproduktivitet, bevare andre arter og fremme grunnleggende forskning. Se for deg å eliminere en myggart som bærer malaria.
Det er imidlertid mulige ulemper ved å frigjøre gendrevne modifiserte organismer i naturlige økosystemer. Hvordan skal vi vurdere å bruke en slik gendrivkraft? Hva bør vi vurdere før vi bestemmer oss for om vi skal bruke det?
Rapporten fra NIH-komiteen som ble gitt ut i juni, bruker mye oppmerksomhet på ansvarlig vitenskap og behovet for kontinuerlig evaluering og vurdering av sosiale, miljømessige, regulatoriske og etiske hensyn til å frigjøre gendrevmodifiserte organismer i miljøet. Hvert trinn i forskning og distribusjon hviler vi på verdier som er holdt av individer og lokalsamfunn. Offentlig engasjement i jakten på å avdekke og forstå disse verdiene kan ikke være en ettertanke. Styringen av forskningen på gendriftsmodifiserte organismer bør begynne med det personlige ansvaret til etterforskeren og utvide derfra til forskningsinstitusjoner og regulatorer. Men hvilke regulatorer: statlige, føderale, globale? Når alt kommer til alt, er en gendrevet modifisert organisme utviklet for å spre seg ved frigjøring. Grensene til privat eiendom, stater eller land er ikke hindringer for spredning. En nøkkelmelding i rapporten er:
"Det er utilstrekkelig bevis tilgjengelig på dette tidspunktet for å støtte frigjøring av gendrevne modifiserte organismer i miljøet. Imidlertid er de potensielle fordelene med gendriv for grunnleggende og anvendt forskning betydelig og rettferdiggjør å fortsette med laboratorieforskning og høykontrollerte feltforsøk. ."
Noen av hullene i å forstå de fulle virkningene av genteknologi inkluderer økologiske og evolusjonsprosesser i naturlige økosystemer. Hvis vi reduserer eller til og med eliminerer en art som en mygg som overfører et patogen som smitter mennesker, hva vil det da bety for økosystemets stabilitet? Denne handlingen kan for eksempel da åpne en mulighet for en eller flere ekstra insektarter som overfører enda mindre ønskelige smittsomme sykdommer til å bli etablert eller øke i antall.
Komiteens plan for å komme videre inkluderer en gradvis ramme for testing som strekker seg fra laboratorieutvikling til feltfrigjøring og overvåking av gendriftsmodifiserte organismer. Vi anbefalte økologisk risikovurdering som metode for å kvantifisere hvordan en spesifikk endring eller endring i miljøet vil påvirke noe av verdi for samfunnet - for eksempel vannkvalitet, eller sjansen for at en uønsket skadedyrart som overfører et smittsom patogen kan bli etablert.
Å kontrollere fremtiden for arv gjennom hele bestander og arter er et kraftig vitenskapelig fremskritt, en som er vanskelig å overdrive. Og som ofte skjer, er det fare for at vitenskapelig forskning overgår utviklingen av et bredere etisk rammeverk for å avgjøre om og hvordan best, å distribuere denne nyervervede vitenskapelige makten. La oss håpe forskere og regjeringer overalt følger oppmerksomhet i rapporten om å fortsette med forsiktighet. Løftet om genteknologi er enormt, men når vi snakker om kraften til å gjøre visse arter utryddet, er det en teknologi vi ikke har råd til å misbruke.
James P. Collins er Virginia M. Ullman professor i naturhistorie og miljø ved School of Life Sciences ved Arizona State University i Tempe.
Denne artikkelen ble skrevet for Future Tense, en Zócalo-partner. Future Tense er et prosjekt fra Arizona State University, New America og Slate. En versjon dukket også opp på Slate.com.
