與物種滅絕賽跑,頂尖科學家為150萬生物建「基因圖書館"

2021-01-08 澎湃新聞

原創 Kai、Dora、譯婷 世界頂尖科學家論壇 

「最初,沒有人在意這場災難。這不過是一場山火、一次旱災、一個物種的滅絕、一座城市的消失…… ——《流浪地球》

澳洲大火、東非蝗災、新冠病毒席捲全球……經歷了2020年的諸多苦難,回望《流浪地球》的開場白,像是一個神預言。

「這些事件都是相互關聯的,與地球生物多樣性的消減密切相關」。5月24日,在跨越大洋的視頻連線中,世界頂尖科學家協會(WLA)會員、2011年沃爾夫農業獎的獲得者、加利福尼亞大學戴維斯分校的進化與生態學教授哈裡斯·李文告訴我們。

2020年5月24日,李文教授接受了WLF獨家採訪截圖

李文教授正在進行一項由他牽頭髮起的、命名為「地球生物基因組計劃」(Earth BioGenome Project, EBP)的大科學計劃。

這項為期10年,價值50億美元,測序、編目和分類地球上所有150萬種已知真核生物的基因組的研究,將繪製地球上所有生物的DNA圖譜,相當於建造了一個地球生物圖書館。

這項研究可能會引起醫學治療的革命,解決全球飢餓問題,並且在人類的後院創造一個新的 "農業科學和生物技術矽谷"。正因為其開創性和重要性,EBP被稱為生物界的「登月計劃」,李文教授也被國外媒體冠以「地球書記員」(The Whole World Cataloger)的名號。

在5月22日第21個國際生物多樣性日時,聯合國宣布今年的主題為「以自然之道,養萬物之生」(Our solutions are in nature),在此期間,李文教授接受了我們的獨家專訪,他暢談了生物多樣性保護和人類的未來,以及EBP項目運行現狀和對生物多樣性的長遠意義,同時也分享了目前新冠疫情給生物多樣性帶來的挑戰,和EBP項目如何對新冠研究產生幫助。

2018年4月,李文教授在加州大學戴維斯分校生命科學樓內。他正站在在克拉克斯堡藝術家羅傑·貝瑞1998年的雕塑旁邊,這個雕塑描繪的是一個DNA的序列。圖源 | Sactownmag

01.

全球物種滅絕速度史無前例

生物多樣性(英文為Biodiversity 或Biological Diversity),是一個描述自然界多樣性程度的一個內容廣泛的概念。

雖然不同學者對生物多樣性有不同的釋義,但不可否認的是生物多樣性資源是我們建立文明的重要地基,生物的多樣性與我們的賴以生存的食物、治療藥物、生活質量都息息相關。

據聯合國公開的信息,佔比世界經濟至少40%和全世界80%的窮人的需要都來自於生物資源,人類日常生產生活所需的食品,藥品,原材料等大都取自生物。

生物多樣性維持生態平衡,保持環境穩定;生物多樣性也是人類科學研究的重要對象和進步動力。此外,生命的多樣性越豐富,發現藥物、發展經濟和適應氣候變化等新挑戰的機會就越大。

第21個國際生物多樣日海報 | 圖源聯合國

然而如今的生物多樣性,比人類歷史上任何時候都面臨著更大的麻煩。

2019年,聯合國生物多樣性和生態系統服務政府間科學政策平臺(IPBES)發布了「全球自然狀態評估」報告。報告指出,在全世界800萬個物種中,有100萬個正因人類活動而遭受滅絕威脅,全球物種滅絕的平均速度已比過去1000萬年裡高出幾十到幾百倍。

聯合國秘書長安東尼奧·古特雷斯說,隨著我們人類對自然的侵佔和對動植物重要的棲息地的消耗,越來越多的物種正被置於危險之中。這其中也包括了我們人類和我們希望的未來。

在2019年10月29日於上海舉行的世界頂尖科學家論壇上,李文教授也在演講中表達了對氣候危機帶來的生物多樣性消減的擔憂:「生物多樣性與人類的生死存亡息息相關」。

由於三年的乾旱,數百場大火在澳大利亞東海岸燃燒了數月,最終在2月被撲滅 | 圖源Aljazeera

02.

疫情挑戰生物多樣性保護

仍在流行的新型冠狀肺炎疫情讓生物多樣性的保護困難重重。

一方面來自動物感染病毒。在新冠疫情中,有其他哺乳類動物,如老虎、狗和貓感染新冠。

李文教授說,「我們並不希望病毒混入那些易感染的物種中,因為我們並不知道它們的症狀會以哪些形式展現出來,是會和我們和人類一樣出現呼吸道疾病,還是很快恢復,或者是會迅速奄奄一息。」李文教授團隊還在研究病毒是否會進入海洋,李文教授說「注意識別哪些動物更易受到新冠病毒的影響並注意防控非常重要。」

4月8日消息,位於美國紐約布朗克斯動物園的兩隻老虎姐妹目前都顯示出新冠臨床症狀,其中一隻已檢測呈陽性。| 圖源 smithsonianmag,拍攝於2016年

另一方面,是來自經濟的影響。在特殊時期,很多國家、尤其是擁有豐富多樣性的貧窮國家的旅遊產業陷入停滯,這可能會對生物多樣性保護帶來打擊。「讓我打個比方好了,像非洲有很多的國家,它們的整個旅遊業都在致力於保護黑猩猩這樣的生物。但是現在新冠來了,人們不能出行,沒有旅遊收入,這些地方就沒有錢來保護這些猩猩們了。」李文教授說。

「每一個國家的人會對自己國家內部出現的生物多樣性有責任感和擁有權感。所以國家必須採取明智的政策,這是政府的責任。」李文教授補充說,「我們在一個擁有專項撥款,可以建立動物保護區的富裕國家談論生物多樣性,和在一個貧窮的、連普通人都在挨餓的沒有資源的國家談論生物多樣性,是完全不一樣的事情。像後者這樣的國家,需要經濟上的補償來提高它們保護生物多樣性的意識。」

03.

為地球生物繪家譜

李文教授籌備多年,在2018年11月1日正式向全球宣布的「地球生物基因組計劃(EBP)」正是為了應對生物多樣性急劇消減的挑戰。

EBP項目的開展,將為生物多樣性的保護、保存和再生提供新的工具和方法,為傳染病防疫和各類疾病新藥物的研發提供支持,推動新生物燃料和生物材料的創造,並有潛力為世界提供糧食生產的替代方法。

比如,新冠大流行時,全球的科學家們都在緊張地進行病毒的基因序列分析、藥物和疫苗研發。李文教授說,如果在新冠病毒之前,有一個公開的巨大的資料庫的序列,那麼就會相當於一個井井有條的圖書館,可以給全世界的人提供一本新冠大流行期間的指南。在這本指南裡,你將可以自行追溯到病毒的類型序列,很快地定位到它的中間宿主。而不是像如今這樣,我們依然對中間宿主沒有定論。

李文教授透露,自從他在第二屆世界頂尖科學家論壇分享了EBP計劃後(獨家視頻詳見下一條推送);項目已經有了突飛猛進的進展,越來越多的機構參與其中。截至現在,全球共有16個國家、34個研究機構(目前有3個機構馬上就要新加入項目)、超過5300名科學家參與EBP以及附屬的另外24個子項目。

李文教授在2019年10月29日召開的第二屆世界頂尖科學家論壇上 | WLF獨家照片

目前EBP項目雖然受疫情影響有所延緩,但直到今天春天前,EBP的進展相當順利。EBP在美國加利福尼亞州的基因測序項目收到了一筆巨額的經費,用於達成項目的第一個階段完成9300個基因組測序的目標,現在還需要進行至少100個可供查閱和學習的「參考質量」水平的測序;項目組在聖地牙哥的機構也收到了1千萬美元的資助,在接下來的兩年內進行2000個可供查閱和學習的「參考質量」水平的基因組測序。

李文教授透露,第二階段,項目將進行15萬個物種的收集,之後階段採集和測序的物種數量則更為龐大。因此,EBP項目仍然需要更多的資金,用於物種收集、測序和項目的組織,目前無論是資金還是跨領域的科學家的參與都還遠遠不夠。

「這是一個很複雜的計劃」,李文在採訪中說,「但這恰恰是我和來自各個領域的科學家的工作」。李文教授說,地球生物多樣性面臨的危機需要得到全人類的重視,需要全世界來自政府、學界、機構和公眾的共同努力,從現在就開始行動,才能真正保護人類共同的家園。

04.

一枚彩蛋

李文教授在採訪中也獨家介紹了他的團隊關於動物感染新冠的最新研究成果。

對於大眾關注的一些問題,比如「寵物是否會傳染或攜帶新冠病毒以及如何規避感染」,以及「新冠病毒是否會在海底存活,對海洋生物造成的危害」等進行了詳盡的分析。我們將在之後的推送中介紹。

參考文獻

1. 中國科學院,地球生物基因組計劃正式啟動:擬十年內解讀150萬種複雜生命遺傳密碼, http://www.cas.cn/kj/201811/t20181106_4669219.shtml

2. UN,International Day for Biological Diversity 22 May, https://www.un.org/en/observances/biological-diversity-day

3. UN, Biodiversity: our solutions are in nature, https://www.unenvironment.org/news-and-stories/story/biodiversity-our-solutions-are-nature#

4. Sactownmag, The Whole Earth Cataloguer, http://www.sactownmag.com/June-July-2018/The-Whole-Earth-Cataloguer/

5. The Convention on Biological Diversity, http://darwin.bio.uci.edu/sustain/bio65/lec06/bio-leaf.htm

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