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生物學(xué)家提議開展“地球生物基因組計(jì)劃”

[2017/3/9]

基因測序是一種新型基因檢測技術(shù)，能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列�；驕y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，可以說基因測序技術(shù)，是下一個(gè)改變世界的技術(shù)。

    說到基因測序，理想主義者喜歡拋出一對大數(shù)據(jù)：例如英國生物庫計(jì)劃解譯50萬人的基因組，冰島計(jì)劃研究該國所有人的基因組。2月23日，在由美國史密森尼生物多樣性基因組學(xué)計(jì)劃和中國深圳華大基因共同組織的一次會議上，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"地球上的所有生命"進(jìn)行測序。



　　他們的計(jì)劃被稱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，他們在兩年前有了這個(gè)設(shè)想，Lewin表示EBP可通過聚焦真核生物--包括所有植物、動物和單細(xì)胞有機(jī)物如變形蟲的有機(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。"這是一個(gè)非常好的想法。"加州圣迭戈動物園自然保護(hù)研究所保護(hù)生物學(xué)家Oliver Ryder說，"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和人類基因組計(jì)劃進(jìn)行對比，后者在30多年前一開始也是一項(xiàng)雄心勃勃、充滿爭議、在技術(shù)上貌似不可實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目。然而，相關(guān)工作最終不僅測出了首個(gè)人類基因組序列，還開發(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："人們已經(jīng)從人類基因組經(jīng)驗(yàn)中了解到它（測序）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基因組更好的參照。下一步將是對每類包含15萬至20萬屬種的物種進(jìn)行測序。最終，EBP參試者將獲得已知真核物種的150萬個(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Gene Robinson說，這些低分辨率基因組可以根據(jù)需要通過將其與家族參照進(jìn)行對比或進(jìn)行更多測序而得到提升。
　　
　　Lewin、Robinson和EBP共同組織者、史密森尼國家自然歷史博物館進(jìn)化生物學(xué)家John Kress估測，整個(gè)真核生物測序工作的花費(fèi)可能相當(dāng)于首個(gè)人類基因組測序的花費(fèi)。彼時(shí)，讀取和整理構(gòu)成人類基因組的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。
　　
　　這樣的樂觀態(tài)度源于DNA測序成本的不斷下降，來自加州山景城完美基因公司的一名報(bào)告人稱，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)格測出更高質(zhì)量的基因組成為可能。Lewin說："這在某種程度上非常明確，對地球上所有生物進(jìn)行測序是可能的。"
　　
　　盡管一些人可能覺得研究人員沒有把數(shù)十億美元花費(fèi)在人類研究、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序計(jì)劃，EBP已經(jīng)產(chǎn)生了有利的開端。這包括"基因組10K計(jì)劃"，它旨在測量1萬個(gè)脊椎動物的基因組序列，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)肢動物基因組序列；"B10K"計(jì)劃，它旨在對10500個(gè)鳥類物種進(jìn)行基因組測序。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。
　　
　　此外，還有來自基因組學(xué)領(lǐng)域巨頭的貢獻(xiàn)，比如中國的華大基因、英國的惠康信托桑格研究所等。但在近日的計(jì)劃會議上，EBP面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)非常清晰，甚至超過了資金的范疇。盡管來自巴西、中國和英國的研究人員表示他們的國家在某種程度上都非�？释麉⑴c，但參與會議的20人均強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)國際化程度的必要性，包括發(fā)展中國家尤其是那些擁有豐富生物多樣性國家的參與將會影響該計(jì)劃的最終結(jié)果。他們提議EBP幫助那些地區(qū)測序、培訓(xùn)技術(shù)專家及夯實(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， 全球基因組生物多樣性網(wǎng)絡(luò)（GGBN）正在編輯來自全球博物館和其他生物庫的清單和標(biāo)本圖像，這將會提供所需要的許多DNA，但仍需要更廣泛的參與。
　　
　　Lewin對該計(jì)劃非常樂觀。 他在2017生物基因組學(xué)會議閉幕發(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，他的"部落"已經(jīng)啟動GIGA--旨在對7000種海洋無脊椎動物進(jìn)行測序的一個(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。"