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对地球所有生物进行基因测序
日期:2017-09-02 作者:江泽珍 来源:文汇报

  • 江泽珍 编译

      在日前召开的“2017生物遗传学会”上,一个科学家小组宣布,他们将对地球上所有的生物进行基因测序。

      这一“地球生物基因组计划”,得到了与会的英美中等多国生物学家的支持。

      加州大学进化遗传学家哈里斯·勒温是这个团队的成员之一,他表示,“所有的真核生物,包括植物、动物以及单细胞有机物,是我们首先要测序的目标”。

      加州圣地亚哥动物园保护研究所的保护生物学家奥利弗·莱德说:“这是一个非常好的想法。要想了解生命进化,就必须研究基因组生物学。”

      不可能完成的任务?

      “地球生物基因组计划”和“人类基因组计划”有很多相似之处,它们有着类似的目标和类似的争议,而且这两个计划提出后,都被认为是近30年来不可能完成的计划。然而,“人类基因组计划”不但测出了第一个人类的基因组,而且研发出的整套新DNA技术,已成为当代医学领域的核心,也是形成全球基因测序超200亿美元产业的基础。勒温说:“基因测序是生物学中一项非常了不起的研究。”

      有关“地球生物基因组计划”的很多细节还在制定中,但目前的第一步就是要对每一个真核生物科 (大约有9000科) 进行细致的测序,创建一个和现有的人类基因组一样,甚至是更好的基因组参考资料;第二步,要对15万-20万的真核生物属进行测序;最后对现有的150万真核生物种进行粗略的测序,得出低分辨率的基因组。“地球生物基因组计划”的组织者之一、伊利诺伊大学卡尔-伍斯基因组生物学研究所的行为遗传学家吉恩·罗宾森说:“低分辨率基因组可以为日后与真核生物科的参考资料做对比,或是为进一步测序打下基础。”

      史密森尼国家自然历史博物馆的进化生物学家约翰·克雷斯预计,对于真核生物的基因测序所需要的资金大约和“人类基因组计划”差不多。1990年正式启动的“人类基因组计划”用了27亿美元,相当于现在的48亿美元。该计划的组织者预计,有关真核生物的测序会在10年之内完成。

      之所以这么自信,是因为近年来DNA测序的成本一直在降低。来自加州完整基因组学公司的参会者说,他们公司打算在1年之内,完成对整个真核生物的基因组粗略测序,所需费用大约只需100美元。勒温说:“所以我觉得测序地球上所有生物的基因组是可能的。”

      需要广泛的参与度

      “地球生物基因组计划”汇聚了各方基因测序计划的力量,有要完成1万个脊椎动物基因测序的“基因组10K计划”,有要测序5000种节肢动物基因测序的“基因组 i5K计划”,还有要生成所有10500种鸟类基因组的“鸟10K计划”。“地球生物基因组计划”会帮助这些计划整理、汇编资料,也许还能提供一定的赞助。勒温说:“我们就是一个汇聚众多努力的大家庭。”

      中国的华大基因、英国的桑格研究所等基因组学领域的大牛,也表示会支持这项计划。但大家发现,“地球生物基因组计划”将要面对的困难还很多。除资金外,涉及的范围还不够广。有人提出,这项计划需要更多国家的参与,尤其是那些具有高度生物多样性的发展中国家,他们是完成这项计划很重要的一部分。大家都认为,“地球生物基因组计划”能帮助这些地区发展测序技术,同时提高技术人员的能力。全球基因生物多样性网络目前正在对全世界的博物馆和生物储藏室的样本做编录,他们就能提供很多所需的DNA数据。丹麦自然历史博物馆的进化生物学家托马斯·吉尔伯特说:“广泛的参与度是更重要的。”

      除此以外,“地球生物基因组计划”还遇到一个挑战,即制定确保高质量基因测序的标准,以及如何保存已测序过的有机物的相关信息,比如从哪儿收集的等等。很多人都认同,从大自然获取DNA样本会是最大的挑战,而且花费最大。并不是所有博物馆的样本都能测序出高质量的基因组序列,哥本哈根大学的进化生物学家张国杰 (音译) 说:“就算是刚刚收集的动植物标本,也会出现保存不当的现象。”因此,没有标准,就有可能降低整个计划的实用性。

      但是勒温很乐观,当他把“地球生物基因组计划”的整体规划介绍完后,现场很多专家都很兴奋,迫切询问他们能够做点什么。诺瓦东南大学的生物学家约瑟·洛佩兹手中也有一个对7000种海洋无脊椎动物进行测序的“GIGA”计划。他认为,只要更多的基因测序计划联合起来,就一定能完成“地球生物基因组计划”。



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