Több mint egy évtizeddel ezelőtt egy kutatócsoport először használta a CRISPR genomszerkesztő módszert arra, hogy gyorsított evolúciót valósítson meg. A laboratóriumban nevelt ecetmuslicák populációjában sokszor gyorsabban terjesztettek el egy génváltozatot, mint ahogyan az a természetben vagy hagyományos tenyésztés esetén történhetne. A CRISPR-alapú gene drive-ot aztán a szúnyogok, majd az egerek körében is kipróbálták, a technológiát azonban ellentmondásos megítélés kísérte. A módszer hívei a rovarok által terjesztett betegségek megelőzésének, a patkányok és más invazív élőlények kiirtásának, sőt a veszélyeztetett fajok kihalásának megakadályozására is lehetőséget látnak a megoldásban, míg mások fenyegető veszélyeket vizionálnak. Az élőlények egy nagy csoportja ugyanakkor eddig kimaradt a gene drive-őrületből: mégpedig a növények.

Nemrégiben azonban két kutatócsoport egymástól függetlenül ért el fontos eredményeket a területen: úgy alakították át a laborokban kedvelt lúdfüvet, hogy a kívánt genetikai „rakományt” akár 99%-ban átörökítse utódainak. A Nature Plants című folyóiratban megjelent két tanulmányban leírt szintetikus gene drive úgynevezett toxin-antidotikus elemeket foglal magában. Ezek révén lehetőség nyílhat arra, hogy visszaszorítsák azokat a gyomnövényeket, amelyek számos gyomirtó szerrel szemben ellenállóvá fejlődtek. Vagy a gene drive úgy módosíthatja a gyomfajokat, hogy azok kevésbé legyenek zavaróak a termesztett növények számára, de továbbra is táplálékot és élőhelyet nyújthatnak a beporzóknak és más vadon élő állatoknak.

A természetben a gene drive, vagyis az öröklődés megszokott szabályainak sérülése ritka. Normális esetben egy gén minden egyes allélja azonos eséllyel öröklődik. Egyes úgynevezett önző DNS-szakaszok azonban olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyekkel más alléloknál gyakrabban öröklődnek, és egyre gyakoribbá válnak a populációban, még akkor is, ha nem feltétlenül növelik az élőlények sikerességét.

A legújabb mesterséges gene drive-ok jelentős része a CRISPR-re támaszkodik, amely drámaian javíthatja egy-egy DNS-szekvencia öröklődési esélyeit. Ezek a genomszerkesztő DNS-ből, valamint egy csatolt génből állnak, amelyet a kromoszóma azon két példányának egyikébe építenek be, amelyet az élőlény a szüleitől örököl. A szaporodás során a szekvencia megkettőződik a kromoszóma többi részével, mint bármely természetes gén. De a genomszerkesztő ezután a szekvenciát a másik kromoszómába is beilleszti. A következő generációra öröklődés esélye így már nem „pénzfeldobással” dől el, hanem szinte bizonyossá válik.

A növények DNS-javító mechanizmusaik révén azonban képesek meghiúsítani a CRISPR által irányított ilyen génátadásokat. Ezt sikerült most megkerülniük a kutatóknak egy ügyes trükkel, amely lényegében szanálja azokat az ivarsejteket, amelyek nem a kívánt génváltozatot hordozzák. Hogy demonstrálják a módszer sikerességét, a kívánt szekvenciát hordozó magokat még úgy is megjelölték, hogy azok vörös színűek legyenek. A lúdfű pedig 97–99%-ban vörös magokat termett, a változás ráadásul mind az öt vizsgált generáción keresztül stabil maradt. Egy másik kutatócsoportnál a vörös marker két generáción keresztül a magok 88–99%-ában jelent meg, vagyis hasonlóan hatékony volt a kívánt génváltozat elterjesztése.

A megoldás új módszereket kínálhat a több gyomirtó szerrel szemben rezisztenciát kialakított gyomok elleni védekezésre. Vegyük például a disznóparéjt, amely elnyomhatja a termést, például a szóját, és allergiát okozhat az embereknél. A kutatócsoportok számításai szerint az új gene drive révén 10–30 generáció alatt bármelyik növénypopulációt telíteni lehetne egy teljes sterilitást okozó génváltozattal. Vagy elterjeszthetnek egy olyan allélt is, amely a gyomot jóindulatúbbá tenné anélkül, hogy kiirtaná, például megszüntetné allergizáló hatását, vagy korlátozná a növény méreteit.