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说到基因测序,理想主义者喜欢抛出一对大数据:例如英国生物库计划解译 50 万人的基因组,冰岛计划研究该国所有人的基因组。2 月 23 日,在由美国史密森尼生物多样性基因组学计划和中国深圳华大基因共同组织的一次会议上,一小群研究人员甚至将赌注押得更高:宣布他们计划***终对“地球上的所有生命”进行测序。
他们的计划被称作地球生物基因组计划(EBP),目前尚未收到任何具体资助,且可能至少耗费数十亿美元。加州大学戴维斯分校进化生物学家 Harris Lewin 是该群体的成员,他们在两年前有了这个设想,Lewin 表示 EBP 可通过聚焦真核生物——包括所有植物、动物和单细胞有机物如变形虫的有机物群体,在实现其大胆的目标上迈出***步。
这一战略和 EBP 的整体概念在 2017 年生物基因组学会议上遇到了知音,这是近日保护生物学家、进化生物学家、系统生物学家和其他对工作中应用基因组学感兴趣的生物学家进行的一次集会。“这是一个非常好的想法。”加州圣迭戈动物园自然保护研究所保护生物学家 Oliver Ryder 说,“如果我们真的想了解生命如何演化,基因组生物学将是其中的一部分。”
Ryder 和一些人将 EBP 和人类基因组计划进行对比,后者在 30 多年前一开始也是一项雄心勃勃、充满争议、在技术上貌似不可实现的项目。然而,相关工作***终不仅测出了***人类基因组序列,还开发了处于医学前沿的许多全新 DNA 技术,并成为价值 200 亿美元的产业的基础。Lewin 说:“人们已经从人类基因组经验中了解到它(测序)在生物学上是一个巨大的进步。”
目前,EBP 的许多细节仍在研究之中。但正如现在提出的,***步将是详细地测量真核生物家族(总体约有 9000 个)每个成员的 DNA,从而建立标准参照基因组或比人类基因组更好的参照。下一步将是对每类包含 15 万至 20 万属种的物种进行测序。***终,EBP 参试者将获得已知真核物种的 150 万个基因组。EBP 组织者、行为遗传学家、伊利诺伊大学卡尔•伍斯基因组生物学研究所所长 Gene Robinson 说,这些低分辨率基因组可以根据需要通过将其与家族参照进行对比或进行更多测序而得到提升。
Lewin、Robinson 和 EBP 共同组织者、史密森尼国家自然历史博物馆进化生物学家 John Kress 估测,整个真核生物测序工作的花费可能相当于***人类基因组测序的花费。彼时,读取和整理构成人类基因组的 30 亿个碱基花费了约 27 亿美元,这在今天相当于 48 亿美元。其组织者表示,如果有相当可观的资助,那么 EBP 的真核生物研究可能在 10 年之内完成。
这样的乐观态度源于 DNA 测序成本的不断下降,来自加州山景城***基因公司的一名报告人称,该公司打算在一年内花费约 100 美元粗略绘制整个真核生物基因组序列。同时,测序技术的不断提高也使得研究人员用更合理的价格测出更高质量的基因组成为可能。Lewin 说:“这在某种程度上非常明确,对地球上所有生物进行测序是可能的。”
此外,还有来自基因组学领域巨头的贡献,比如中国的华大基因、英国的惠康信托桑格研究所等。但在近日的计划会议上,EBP 面临的严峻挑战非常清晰,甚至超过了资金的范畴。尽管来自巴西、中国和英国的研究人员表示他们的国家在某种程度上都非常渴望参与,但参与会议的 20 人均强调加强国际化程度的必要性,包括发展中国家尤其是那些拥有丰富生物多样性国家的参与将会影响该计划的***终结果。他们提议 EBP 帮助那些地区测序、培训技术专家及夯实其相关能力。哥本哈根丹麦自然历史博物馆进化生物学家 Thomas Gilbert 说, 全球基因组生物多样性网络(GGBN)正在编辑来自全球博物馆和其他生物库的清单和标本图像,这将会提供所需要的许多 DNA,但仍需要更广泛的参与。