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生物學(xué)家提議開(kāi)展“地球生物基因組計(jì)劃”

[2017/3/9]

基因測(cè)序是一種新型基因檢測(cè)技術(shù)，能夠從血液或唾液中分析測(cè)定基因全序列；驕y(cè)序相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)已由實(shí)驗(yàn)室研究演變到臨床使用，可以說(shuō)基因測(cè)序技術(shù)，是下一個(gè)改變世界的技術(shù)。

    說(shuō)到基因測(cè)序，理想主義者喜歡拋出一對(duì)大數(shù)據(jù)：例如英國(guó)生物庫(kù)計(jì)劃解譯50萬(wàn)人的基因組，冰島計(jì)劃研究該國(guó)所有人的基因組。2月23日，在由美國(guó)史密森尼生物多樣性基因組學(xué)計(jì)劃和中國(guó)深圳華大基因共同組織的一次會(huì)議上，一小群研究人員甚至將賭注押得更高：宣布他們計(jì)劃最終對(duì)"地球上的所有生命"進(jìn)行測(cè)序。



　　他們的計(jì)劃被稱(chēng)作地球生物基因組計(jì)劃（EBP），目前尚未收到任何具體資助，且可能至少耗費(fèi)數(shù)十億美元。加州大學(xué)戴維斯分校進(jìn)化生物學(xué)家Harris Lewin是該群體的成員，他們?cè)趦赡昵坝辛诉@個(gè)設(shè)想，Lewin表示EBP可通過(guò)聚焦真核生物--包括所有植物、動(dòng)物和單細(xì)胞有機(jī)物如變形蟲(chóng)的有機(jī)物群體，在實(shí)現(xiàn)其大膽的目標(biāo)上邁出第一步。
　　
　　這一戰(zhàn)略和EBP的整體概念在2017年生物基因組學(xué)會(huì)議上遇到了知音，這是近日保護(hù)生物學(xué)家、進(jìn)化生物學(xué)家、系統(tǒng)生物學(xué)家和其他對(duì)工作中應(yīng)用基因組學(xué)感興趣的生物學(xué)家進(jìn)行的一次集會(huì)。"這是一個(gè)非常好的想法。"加州圣迭戈動(dòng)物園自然保護(hù)研究所保護(hù)生物學(xué)家Oliver Ryder說(shuō)，"如果我們真的想了解生命如何演化，基因組生物學(xué)將是其中的一部分。"
　　
　　Ryder和一些人將EBP和人類(lèi)基因組計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，后者在30多年前一開(kāi)始也是一項(xiàng)雄心勃勃、充滿爭(zhēng)議、在技術(shù)上貌似不可實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目。然而，相關(guān)工作最終不僅測(cè)出了首個(gè)人類(lèi)基因組序列，還開(kāi)發(fā)了處于醫(yī)學(xué)前沿的許多全新DNA技術(shù)，并成為價(jià)值200億美元的產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。Lewin說(shuō)："人們已經(jīng)從人類(lèi)基因組經(jīng)驗(yàn)中了解到它（測(cè)序）在生物學(xué)上是一個(gè)巨大的進(jìn)步。"
　　
　　目前，EBP的許多細(xì)節(jié)仍在研究之中。但正如現(xiàn)在提出的，第一步將是詳細(xì)地測(cè)量真核生物家族（總體約有9000個(gè)）每個(gè)成員的DNA，從而建立標(biāo)準(zhǔn)參照基因組或比人類(lèi)基因組更好的參照。下一步將是對(duì)每類(lèi)包含15萬(wàn)至20萬(wàn)屬種的物種進(jìn)行測(cè)序。最終，EBP參試者將獲得已知真核物種的150萬(wàn)個(gè)基因組。EBP組織者、行為遺傳學(xué)家、伊利諾伊大學(xué)卡爾·伍斯基因組生物學(xué)研究所所長(zhǎng)Gene Robinson說(shuō)，這些低分辨率基因組可以根據(jù)需要通過(guò)將其與家族參照進(jìn)行對(duì)比或進(jìn)行更多測(cè)序而得到提升。
　　
　　Lewin、Robinson和EBP共同組織者、史密森尼國(guó)家自然歷史博物館進(jìn)化生物學(xué)家John Kress估測(cè)，整個(gè)真核生物測(cè)序工作的花費(fèi)可能相當(dāng)于首個(gè)人類(lèi)基因組測(cè)序的花費(fèi)。彼時(shí)，讀取和整理構(gòu)成人類(lèi)基因組的30億個(gè)堿基花費(fèi)了約27億美元，這在今天相當(dāng)于48億美元。其組織者表示，如果有相當(dāng)可觀的資助，那么EBP的真核生物研究可能在10年之內(nèi)完成。
　　
　　這樣的樂(lè)觀態(tài)度源于DNA測(cè)序成本的不斷下降，來(lái)自加州山景城完美基因公司的一名報(bào)告人稱(chēng)，該公司打算在一年內(nèi)花費(fèi)約100美元粗略繪制整個(gè)真核生物基因組序列。同時(shí)，測(cè)序技術(shù)的不斷提高也使得研究人員用更合理的價(jià)格測(cè)出更高質(zhì)量的基因組成為可能。Lewin說(shuō)："這在某種程度上非常明確，對(duì)地球上所有生物進(jìn)行測(cè)序是可能的。"
　　
　　盡管一些人可能覺(jué)得研究人員沒(méi)有把數(shù)十億美元花費(fèi)在人類(lèi)研究、物質(zhì)基礎(chǔ)研究或神秘宇宙研究上有些不合理，但由于若干研究學(xué)界在追逐其雄心勃勃的測(cè)序計(jì)劃，EBP已經(jīng)產(chǎn)生了有利的開(kāi)端。這包括"基因組10K計(jì)劃"，它旨在測(cè)量1萬(wàn)個(gè)脊椎動(dòng)物的基因組序列，包括每個(gè)種屬內(nèi)的一個(gè)物種；"i5K"計(jì)劃，它旨在解譯5000種節(jié)肢動(dòng)物基因組序列；"B10K"計(jì)劃，它旨在對(duì)10500個(gè)鳥(niǎo)類(lèi)物種進(jìn)行基因組測(cè)序。EBP將幫助協(xié)調(diào)、編纂以及資助這些研究。"EBP概念是涵蓋所有學(xué)術(shù)界的一個(gè)學(xué)術(shù)界。"Lewin說(shuō)。
　　
　　此外，還有來(lái)自基因組學(xué)領(lǐng)域巨頭的貢獻(xiàn)，比如中國(guó)的華大基因、英國(guó)的惠康信托桑格研究所等。但在近日的計(jì)劃會(huì)議上，EBP面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)非常清晰，甚至超過(guò)了資金的范疇。盡管來(lái)自巴西、中國(guó)和英國(guó)的研究人員表示他們的國(guó)家在某種程度上都非？释麉⑴c，但參與會(huì)議的20人均強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)國(guó)際化程度的必要性，包括發(fā)展中國(guó)家尤其是那些擁有豐富生物多樣性國(guó)家的參與將會(huì)影響該計(jì)劃的最終結(jié)果。他們提議EBP幫助那些地區(qū)測(cè)序、培訓(xùn)技術(shù)專(zhuān)家及夯實(shí)其相關(guān)能力。哥本哈根丹麥自然歷史博物館進(jìn)化生物學(xué)家Thomas Gilbert說(shuō)， 全球基因組生物多樣性網(wǎng)絡(luò)（GGBN）正在編輯來(lái)自全球博物館和其他生物庫(kù)的清單和標(biāo)本圖像，這將會(huì)提供所需要的許多DNA，但仍需要更廣泛的參與。
　　
　　Lewin對(duì)該計(jì)劃非常樂(lè)觀。 他在2017生物基因組學(xué)會(huì)議閉幕發(fā)言中描述了EBP的輪廓之后，被研究人員團(tuán)團(tuán)圍住，他們渴望知道自己可以做些什么。"設(shè)法將這些'部落'聚在一起非常好。"佛羅里達(dá)諾瓦東南大學(xué)生物學(xué)家Jose Lopez說(shuō)，他的"部落"已經(jīng)啟動(dòng)GIGA--旨在對(duì)7000種海洋無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)行測(cè)序的一個(gè)項(xiàng)目。"這是一個(gè)大計(jì)劃。我們需要很多技能和許多做實(shí)事的人。"