自1893年以来，每年夏季，年轻的发育与进化生物学家都会聚集在美国马萨诸塞州伍兹霍尔的海洋生物学实验室，学习前沿技术。在著名的胚胎学课程中，学生们解剖海胆和栉水母，并进行细胞移植。然而，过去三年，这些热情的学徒开始掌握一项新技能：基因编辑。

精确高效的CRISPR-Cas9基因编辑技术已在生命科学实验室掀起革命，如今正席卷进化发育生物学领域。该领域旨在探索适应性进化的发育变化机制。科学家不再仅凭推断解释鱼类如何演化出四肢等历史性过渡，而是利用CRISPR技术直接验证假设：通过敲除与鱼鳍生长相关的基因，观察鱼类是否形成类似脚的组织。

2016年8月17日，《自然》杂志发表了一项研究，科学家利用CRISPR技术揭示了鱼类如何长出脚并开始行走。其他研究团队也借助该技术探索蝴蝶精美色彩的进化以及甲壳类动物爪子的形成。乔治·华盛顿大学的进化发育生物学家Arnaud Martin表示：“CRISPR是一种变革性技术，对进化发育生物学同样如此。我们现在可以完成以前难以实现的任务。”

芝加哥大学的古生物学家和发育生物学家Neil Shubin利用基因编辑技术研究了鱼鳍前端如何被四足类陆生脊椎动物的脚和脚趾替代。此前，研究人员认为古代鱼类演化出四肢，而Shubin团队在2004年发现的距今3.75亿年的提塔利克鱼化石似乎捕捉了这一过渡期。传统观点认为脚是进化中的新结构，与鱼类组织无对应关系，因为鱼鳍和脚由不同骨骼构成。但基因编辑改变了这一看法。Shubin团队利用CRISPR技术使斑马鱼缺失多种hox13基因，这些基因在鱼鳍生长中起关键作用。突变体虽未长出完整的脚，但出现了类似手指的鱼鳍结构，与四足类动物的手指和脚趾发育相似。Shubin坦言：“作为古生物学家，我曾认为这是两种完全不同的骨骼，在发育或进化上毫无关联，但这项研究改变了我的假设。”

斑马鱼是常用的模式生物，其基因组易于编辑。CRISPR技术极大加速了实验进程。下一步，研究人员将敲除更接近古代鱼类的物种中的hox13基因，以模拟四肢获得过程。加州大学圣迭戈分校的Aditya Saxena和Kimberly Cooper在同期评论中指出，CRISPR使这些研究成为可能。

CRISPR技术的通用性使其适用于多种生物。Martin已成功将其应用于海洋甲壳类动物Parhyale hawaiensis。2016年1月发表在《当代生物学》的研究中，他和同事发现，使该物种不同Hox基因失活会导致触须和爪子等附肢发育异常。纽约大学的Claude Desplan团队则将CRISPR应用于黄燕尾蝶，研究其眼睛光感受器如何识别更广色谱，相关成果于2016年7月发表在《自然》杂志。该实验室还在黄蜂和蚂蚁中开展类似实验。

目前，进化发育生物学家主要利用CRISPR删除基因或导入报告基因（如绿色荧光蛋白）以追踪发育。但Martin期望未来能精确改变DNA序列，检测特定基因变化的作用，包括调控序列的改变，这些变化可能影响基因表达的位置和时间，从而对四足类动物四肢的适应性进化做出贡献。