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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(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"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(dòng)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(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,"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(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(huì)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(huì)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(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(huì)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(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,他的"部落"已經(jīng)啟動(dòng)GIGA--旨在對7000種海洋無脊椎動(dòng)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。"

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