W弗朗西斯科·莫希卡(Francisco Mojica) 25岁时，靠在西班牙东南部一个旅游胜地的地中海沿岸追踪细菌为生。当时，他是阿利坎特大学(University of Alicante)的博士生，在那里，他专注于一种比他在海洋中寻找的微生物更奇怪的微生物:Haloferax mediterranei它是一种单细胞生物，能在含盐量极高的水中茁壮成长，几乎杀死所有其他生物。他说:“对它们来说，即使是海水也不够咸。”
为了了解这种奇特的生物，莫希卡、他的导师和另一名研究生煞费苦心地对一些片段进行测序h . mediterraneiDNA。这是20世纪90年代早期——人类基因组计划之前，现代基因组学之前——这是一项令人沮丧的工作。当Mojica发现了奇怪的、断断续续的DNA碱基重复时，他认为他们不知怎么搞砸了。“你不可能多次得到完全相同的序列!”他回忆道。
但每次Mojica和他的同事重复这个实验，同样的模式——30个左右的碱基反复出现，被看似不相关的dna的长度分开——再次出现。Mojica在阅读图书馆的期刊文章时了解到，一个日本小组已经注意到在基因组中有类似的东西大肠杆菌几年前。尽管这些重复似乎并没有联系h . mediterranei他在博士论文的结尾处用了一章的篇幅来讨论这些问题。到他交论文的时候，他一直在想这些问题。
答案似乎比他所梦想的更奇怪，更深刻。
和他有共同兴趣的人并不多。从人类到古生菌(古生菌是一种微生物)，大多数生物体的基因组中都存在无法解释的奇怪现象h . mediterranei属于。即使在转向其他主题之后，莫吉卡仍然对这个事实着迷大肠杆菌和h . mediterranei尽管有各种各样的不同序列，但重复序列之间的“间隔DNA”总是大约相同的长度。这些东西是干什么用的?
1994年，在一对短期的位置之间，他回到这些单细胞的奇怪的东西，插入额外的重复和间隔的副本h . mediterranei看看会发生什么。细胞立即死亡——“太神奇了!他深情地回忆道——他还写了一篇论文，指出多余的拷贝干扰了细胞正确繁殖的能力。(他是错误的。)1997年，他被阿利坎特大学(University of Alicante)聘为教师后，他试图看看同样的事情是否会发生在大肠杆菌．也许这些重复在基因组中形成了小环，让蛋白质附着在上面?(又错了)“什么都没用，”他说。
尽管如此，在他开始这项工作的这些年里，基因组测序已经变得容易多了。到2000年代初,其他人开始思考的模式感兴趣Mojica和周围的基因,包括在哥本哈根大学的罗杰·加勒特,路德荷兰乌得勒支大学詹森和尤金·库宁在美国国家生物技术信息中心(NCBI)。当Mojica和Jansen开始通信时，他们开始为这些模式寻找一些朗朗上口的名字，在2001年11月21日，他们选定了crispr——Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats的首字母缩写。
2003年，莫吉卡终于找到了解开这些间隔物起源的钥匙，同时也解开了困扰他很久的谜题的意义。在研究大肠杆菌，他意识到间隔体是保留在宿主物种基因组中的病毒的DNA片段，而携带间隔体的一些微生物菌株要么已经知道对感染有抵抗力，要么从来没有被感染的记录。
其中一个基因产生的蛋白质几乎可以切断任何DNA序列。
他想知道，如果重复序列、间隔序列和相关基因与繁殖或其他多年来提出的假说无关呢?相反，如果重复是一种适应性免疫系统，宿主利用它们的DNA识别攻击者呢?我们从未在微生物中见过，甚至从未在微生物中寻找过。莫吉卡被征服了，他发现自己的眼睛里充满了泪水。自从他在论文中提到这些奇怪的重复，已经过去10年了。如果他的理论是正确的，那么答案似乎比他所梦想的更奇怪、更深刻。
2005年，Mojica和他的团队发表了一篇论文分子进化杂志根据这个假设，第二年，库宁和他在NCBI的同事们更详细地阐述了这样一个系统是如何工作的。2007年，丹麦食品和酶公司Danisco的研究人员证实CRISPR确实代表微生物免疫系统。在接下来的几年里，世界各地的研究人员描述了细菌和古生菌如何收集病毒DNA，以及随后如何摧毁入侵病毒。
很快，另一个关键的突破出现了。关于CRISPR最有趣的见解之一是Cas9它制造了一种蛋白质，这种蛋白质几乎可以切断任何DNA序列。2012年，于默奥大学(University of Umea)的艾曼纽·夏庞蒂埃(Emmanuelle Charpentier)和加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)领导了一个团队，演示了如何做到这一点Cas9可以用来将基因剪切和粘贴到活细胞的DNA中。突然间，一个几乎无法想象的基因编辑时代诞生了。
CRISPR-Cas9基因工程是21世纪最激动人心、最具争议的技术之一。几乎每天都有关于其潜在效用的新报道。这是一种消灭传播疾病的蚊子种群的新方法的背后，研究人员正在研究是否可以给人类胚胎注入突变基因的功能副本，以便在出生前治愈致残或致命的基因疾病。甚至有人猜测，包括夏庞蒂埃和杜德纳在内的一些早期突破性工作将获得诺贝尔奖。
莫吉卡那挥之不去的好奇心帮助他开启了这一切，现在他仍然在阿利坎特大学(University of Alicante)拿着教师的薪水。只有当他设法得到一些资助时，他才能继续做他喜欢的研究。他说:“如果我得不到拨款，什么也不会发生。”“我可以做生物信息学”——利用已有的数据——“或者我可以回家种西红柿。”
如果你的研究在未来10年或20年里到底有什么用处是一个悬而未决的问题，就很难说服投资者对此感兴趣。Mojica理解尝试预测实际应用的吸引力。但他的经验告诉他，这可能是无关紧要的。他说:“基础科学就像一棵树给你苹果、梨、菠萝——同一棵树上长出许多不同的水果。”“这就是一个例子。你做一些实验，基础研究，最终，你会意识到这些重复的功能。”这一认识——发现微生物有免疫系统——在理解生物学方面是一项了不起的成就。“后来，这一发现衍生出了许多不同的应用。”
他自豪的是，他那些奇怪的小重复，最终变成了某种东西，它们为这种变革性的技术提供了核心。他自己并不使用基因编辑技术。但他对这些人的工作印象深刻，感到激动。“他们在做，”他说，“很棒的事情。”
维罗妮克·格林伍德是一位科学作家和散文家。她的作品曾出现在《纽约时报杂志》、《史密森尼》、《发现》、《永旺》等许多杂志上。
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这篇文章最初发表于科学慈善联盟2017年3月。
