生物學家提議開展“地球生物基因組計劃”

[2017/3/9]

基因測序是一種新型基因檢測技術，能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列。基因測序相關產品和技術已由實驗室研究演變到臨床使用，可以說基因測序技術，是下一個改變世界的技術。

說到基因測序，理想主義者喜歡拋出一對大數據：例如英國生物庫計劃解譯50萬人的基因組，冰島計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計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：宣布他們計劃最終對"地球上的所有生命"進行測序。

　　他們的計劃被稱作地球生物基因組計劃（EBP），目前尚未收到任何具體資助，且可能至少耗費數十億美元。加州大學戴維斯分校進化生物學家Harris Lewin是該群體的成員，他們在兩年前有了這個設想，Lewin表示EBP可通過聚焦真核生物--包括所有植物、動物和單細胞有機物如變形蟲的有機物群體，在實現其大膽的目標上邁出第一步。
　　
　　這一戰略和EBP的整體概念在2017年生物基因組學會議上遇到了知音，這是近日保護生物學家、進化生物學家、系統生物學家和其他對工作中應用基因組學感興趣的生物學家進行的一次集會。"這是一個非常好的想法。"加州圣迭戈動物園自然保護研究所保護生物學家Oliver Ryder說，"如果我們真的想了解生命如何演化，基因組生物學將是其中的一部分。"
　　
　　Ryder和一些人將EBP和人類基因組計劃進行對比，后者在30多年前一開始也是一項雄心勃勃、充滿爭議、在技術上貌似不可實現的項目。然而，相關工作最終不僅測出了首個人類基因組序列，還開發了處于醫學前沿的許多全新DNA技術，并成為價值200億美元的產業的基礎。Lewin說："人們已經從人類基因組經驗中了解到它（測序）在生物學上是一個巨大的進步。"
　　
　　目前，EBP的許多細節仍在研究之中。但正如現在提出的，第一步將是詳細地測量真核生物家族（總體約有9000個）每個成員的DNA，從而建立標準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20萬屬種的物種進行測序。最終，EBP參試者將獲得已知真核物種的150萬個基因組。EBP組織者、行為遺傳學家、伊利諾伊大學卡爾·伍斯基因組生物學研究所所長Gene Robinson說，這些低分辨率基因組可以根據需要通過將其與家族參照進行對比或進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化生物學家John Kress估測，整個真核生物測序工作的花費可能相當于首個人類基因組測序的花費。彼時，讀取和整理構成人類基因組的30億個堿基花費了約27億美元，這在今天相當于48億美元。其組織者表示，如果有相當可觀的資助，那么EBP的真核生物研究可能在10年之內完成。
　　
　　這樣的樂觀態度源于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告人稱，該公司打算在一年內花費約100美元粗略繪制整個真核生物基因組序列。同時，測序技術的不斷提高也使得研究人員用更合理的價格測出更高質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行測序是可能的。"
　　
　　盡管一些人可能覺得研究人員沒有把數十億美元花費在人類研究、物質基礎研究或神秘宇宙研究上有些不合理，但由于若干研究學界在追逐其雄心勃勃的測序計劃，EBP已經產生了有利的開端。這包括"基因組10K計劃"，它旨在測量1萬個脊椎動物的基因組序列，包括每個種屬內的一個物種；"i5K"計劃，它旨在解譯5000種節肢動物基因組序列；"B10K"計劃，它旨在對10500個鳥類物種進行基因組測序。EBP將幫助協調、編纂以及資助這些研究。"EBP概念是涵蓋所有學術界的一個學術界。"Lewin說。
　　
　　此外，還有來自基因組學領域巨頭的貢獻，比如中國的華大基因、英國的惠康信托桑格研究所等。但在近日的計劃會議上，EBP面臨的嚴峻挑戰非常清晰，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常渴望參與，但參與會議的20人均強調加強國際化程度的必要性，包括發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劃的最終結果。他們提議EBP幫助那些地區測序、培訓技術專家及夯實其相關能力。哥本哈根丹麥自然歷史博物館進化生物學家Thomas Gilbert說，全球基因組生物多樣性網絡（GGBN）正在編輯來自全球博物館和其他生物庫的清單和標本圖像，這將會提供所需要的許多DNA，但仍需要更廣泛的參與。
　　
　　Lewin對該計劃非常樂觀。他在2017生物基因組學會議閉幕發言中描述了EBP的輪廓之后，被研究人員團團圍住，他們渴望知道自己可以做些什么。"設法將這些'部落'聚在一起非常好。"佛羅里達諾瓦東南大學生物學家Jose Lopez說，他的"部落"已經啟動GIGA--旨在對7000種海洋無脊椎動物進行測序的一個項目。"這是一個大計劃。我們需要很多技能和許多做實事的人。"

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