数十亿年来，地球上进化诞生了包括人类在内的众多生命类型，时至今日，进化仍在继续帮助野生动植物适应人类给地球带来的巨大变化。

进化创造了生命，但也带来了一些“黑暗面”。因为进化并非永远是一个缓慢的过程，有时也会快速发生，并导致从癌症到抗生素耐药性等重大健康问题。如今科学家发现，我们有能力阻止这样的“黑暗面”进化。

“黑暗面”的进化史

我们都倾向于认为，进化是一个历时数百万年的过程，不是我们在现实中需要担心的事情。但事实上，进化也可以快速发生，并且在文明伊始，这种快速进化就一直在给人类带来麻烦。

一些对我们不利的进化可能会对健康造成危害，这也是导致长期以来已被消灭的寄生虫死灰复燃、一些癌症治疗手段无效，以及超级细菌变得越来越普遍的原因。

进化的“黑暗面”还会对我们的食物和环境造成影响，农民们需要不断努力，控制快速进化的害虫和杂草。毫不夸张地说，文明的未来取决于我们是否能够制止这些给我们带来威胁的“黑暗进化”。

当早期农耕者用双手锄去杂草时，杂草就会做出应对，它们会快速进化，模拟周围庄稼的模样，以假乱真，让人良莠难分。到了工业时代，进化更成为了一个工业化规模的大问题，几乎在人类一开始使用青霉素治疗感染、用DDT杀死蚊虫、用除草剂清除田间杂草的时候，给人类带来麻烦的  “黑暗进化”就已经开始了。

原因很简单，当我们试图消灭害虫和病原体的时候，无疑给它们的生存带来了巨大压力。面对压力，它们如果不进化，就意味着死亡。假如杀虫剂或除草剂不能全部杀灭它们，幸存下来的害虫或杂草就会对杀虫剂或除草剂产生抵抗力，并将这种进化变异遗传给它们的后代，使其拥有更强的耐药性。

杀虫剂用得多了，害虫、杂草和病原体都会迅速进化。1948年，人们开始用“灭鼠灵”来杀灭老鼠，仅仅过了十年，就有了老鼠对其产生抗药性的最早报告。而像病毒和细菌这些繁殖迅速的病原体，甚至只需要几天甚至几个小时，就可能产生抗药性。

进化在我们的身边发生着，从未停止过。癌症也是一种会进化的疾病，进化可以让癌细胞不被药物杀死，让它们躲过免疫系统的攻击；癌细胞通过进化，欺骗我们的身体为它们提供食物和氧气，并使它们更容易扩散。

进化还解释了为什么为完成某项特定任务而驯化或改造的生物体有时会失控。例如，口服脊髓灰质炎疫苗是一种被削弱的病毒，但它有时会重新进化成致病病毒。因为用于制造无数产品的细菌和酵母菌，时间长了有时也会进化，渐渐失去原先的作用。

这是一个让我们付出了巨大代价的问题。2001年，美国斯坦福大学的斯蒂芬·帕卢比估计，“黑暗进化”导致美国每年付出千亿美元的代价，之后虽然一直未有更新的数据，但它只会逐年“疯涨”。

“反进化”和“反突变”策略

对进化的力量需要慎重评估和反复实验，即使我们有了与进化的力量相对抗的各种新武器，但可以确定的是，这是一场永远不会结束的战争。

以色列特拉维夫大学的乌迪·齐姆隆设想以一种不同的方式来利用噬菌体，即在细菌感染人体之前，就让其重新对抗生素敏感。他的想法是，在医院清洁消毒工作中，将经过CRISPR基因改造的噬菌体喷洒在周围环境中，或掺入医生护士用来洗手的洗手液中，“如果我们经常使用这样的清洁剂或洗手液，就能降低抗生素耐药细菌与抗生素敏感细菌的比例。”

齐姆隆设计的基因修改噬菌体对敏感细菌无害，但在自然环境下能够复制并杀死其他细菌，他还提出可以同时使用两种不同的噬菌体，如果某种噬菌体对抗生素耐药细菌无效，那么另一种噬菌体就可以发挥作用消灭这种细菌。美国德克萨斯大学进化生物学家杰弗里·巴里克指出，要杀灭复杂环境中的所有耐药菌是很难的，许多传统灭菌方法都难以奏效。

美国哥伦比亚大学亚历杭德罗·查韦斯研究团队的“反进化”策略是，从一开始就阻止某种细菌进化，而不是利用CRISPR基因编辑方法来逆转进化。“我们设想是否能让CRISPR基因编辑工具隐藏在某个基因组内，安静地待在那里，什么也不做，如果发生了我们不想看到的变化，就让CRISPR出手，在不良进化初露端倪的时候将其一举掐灭。”为测试这个想法的可行性，他的团队创建了一个阻止大肠杆菌对抗生素利福平产生耐药突变的CRISPR系统，他们将这种菌株植入老鼠肠道内，然后给老鼠服用一定剂量的利福平，结果发现，未经基因修改的细菌在几天内就出现了抗药性突变，而经过基因修改的细菌则没有变化。

这种“反进化”系统可以用在许多地方，例如阻止用来制造大量产品的微生物发生不必要的突变，这些产品包括啤酒、胰岛素以及香草味香精等。

查韦斯说：“很多时候，在发酵过程中随着时间的推移，微生物会渐渐失去制造我们感兴趣物质的能力，因为制造这些物质的过程也是一个消耗巨大的代谢过程。”这对于制造商来说，确实是一件令人头疼的事。

巴里克的研究团队通过创建一种“反突变”细菌来解决这个问题。“反突变”细菌指的是突变率较低的细菌。方法之一是去除基因组内的“寄生物”，这是一种在所有有机体内都存在的DNA序列，它们不会给有机体带来任何益处，却会极大地增加变异率。另一种方法是通过提高复制DNA的酶的精度，可将突变率降低30倍。

还有一种可能性是让DNA自身不发生变异，至少不那么容易发生变异。方法是给某个DNA序列增加一些额外功能，如果真的发生变异，突变有机体也将不太有可能存活下来。例如，通过削弱某个起到“激发器”作用的DNA序列，研究人员可将突变率降低10倍。

还有一些生物学家利用超高变异率可降低有机体适应性，并阻止其进化甚至导致其死亡这一事实，反其道而行之，开发了几种效果很好的实验性药物，用于治疗一些由病毒引起的疾病。实验显示，这些药物对于流感、西尼罗河病毒等有很好的治疗效果。这种方法可能只对在RNA中编码其遗传信息的病毒有效，因为它们从一开始就有很高的变异率。相比之下，查韦斯的“反进化”系统可适用于更广范围的有机体，甚至可能包括一些野生动植物。

改变进化的驱动力量

我们将永远无法完全彻底解决“黑暗进化”这个问题，在阻止不良进化的漫漫征途中，人类要做的就是棋高一着，领先一步。

CRISPR基因编辑已被用于制造人造基因驱动器，这种人造基因可在基因组中复制自身的DNA序列，并传递给生物体的所有后代，而不仅仅只是其一半后代。

“我们能让这种基因驱动器在生物群落中传播开来，阻止它们进化出我们不想要的突变吗？我认为这完全可能。”查韦斯说。

CRISPR基因编辑为阻止进化“黑暗面”开辟了一条全新途径。但逆转或防止特定突变的问题是，生物体可能还会出现其他我们意想不到的突变。“进化能够突破任何屏障。”巴里克说。因此，CRISPR基因编辑方法提供了新的途径，但并非万全之策。CRISPR与传统药物和杀虫剂的不同之处在于，后者一旦产生耐药性，就必须从头开始研究新药，而CRISPR只需针对新的DNA序列加以调整就可以了，“针对某种特定DNA序列的抗菌素的作用会是非常强大的。”查韦斯说。

但伴随基因编辑工具强大威力而来的，还有责任。“基因编辑工具改变了进化的驱动力量，”帕卢比说，“我们需要谨慎确定不会造成意料之外的后果。”但要做到这一点，其实相当困难。例如，有些疫苗会驱动进化产生更危险的病毒。“我们将永远无法完全彻底地解决这个问题，在阻止不良进化的漫漫征途中，我们要做的就是棋高一着，领先一步。”帕卢比说。

作者：方陵生 编译
编辑：金婉霞
责任编辑：顾军

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