「硬科技」地球生命基因組計劃10年內投入47億美金進行真核生物測序

2020-12-04 界面新聞

記者 | 林北辰

10月30日,在上海臨港舉辦的」未來國際大科學「論壇上,來自美國的生物學家、2011年沃爾夫農業獎得主哈裡斯·李文(Harris Lewin)介紹了地球生命基因組計劃,並公布白皮書內容。

李文介紹,地球上約有1200萬-1500萬種真核生物,這些真核生物是目前生物研究最主要的領域。真核生物可分為「五大王國」,其中包括真菌、酵母、動物、植物及人類。據統計,1200萬-1500萬的真核生物當中,只有約10%是已有描述、被科學家所認識的。

在300年的生物學演進之後,人類只有10%關於真核生物的知識,其中不到0.3%進行了基因組測序,數量約為4000種。

通過基因技術的發展,人類如何對剩下超過99%的真核生物進行基因測序?2015年,一群國際科學家開始探討研究這個問題,三年之後,包括李文在內的科學家們發布了地球生命基因組計劃白皮書,描述了其挑戰、目標及範圍。

根據在PANS(Proceedings of the National Academy of Sciences,美國國家科學院院刊)發布的這本白皮書,科學家們希望能對150萬種真核生物進行測序,這是為未來人類基因的更多解決方案奠定基礎,以此保護生物多樣性以及實現人類社會的可持續發展。

全球的科學家都加入到這個計劃中,中國的生物科學家中,還有一部分是來自上市公司華大基因的科研人員。

白皮書為地球生命基因組計劃繪製了三階段的路線圖:第一階段測序有代表性的物種,數量約為9000多種;第二階段再測試2000多種其他的種類;第三階段則實現150萬種的目標。

在地球生命基因組計劃的實施過程中,科學家們需要搜集樣本,進行測序分析、標註,來達成事先設定科學研究的目標。對這個昂貴的項目來說,資金也是不可不考量的因素。

李文表示,若這個計劃得到全球的協作,在運行良好的情況下, 預計十年前期花費大約47億美金,其中最困難的一步是收集樣本。

他還強調,與90年代提出的人類基因組計劃相比,地球基因組計劃的成本更低。在30年的人類基因測序過程中,該計劃花費大約30億美金做測序,若加上各類投資使用的金額,約為145億美金的成本投進了人類基因組計劃。而根據美國公司Battelle2013年所做的預測,人類基因組計劃的投資回報率為65:1,為美國經濟貢獻了一萬億美金。李文認為,地球基因組計劃的投資回報率將會高於人類基因組計劃。

目前,加入地球基因組計劃的研究機構數量為29家,覆蓋15個國家,共有24個附屬項目。加入這項計劃的首席科學家人數超過100人,在李文看來,地球基因組計劃在未來幾年會成為參與科學家人數最多的項目。

地球基因組計劃的全球網絡,圖:林北辰各機構都會有自己的代表,每一個附屬項目都成為國際科學家協會的一部分。地球基因組計劃是一個國際性的聯合網絡, 其協同委員會最主要的工作是開發標準。標準制定後,科學家們收集的數據將進行比對,所有參與方都承諾最終的成果將會開放獲取,並符合《生物多樣性公約》及《名古屋議定書》(聯合國2010年通過的《名古屋議定書》,規定發展中國家和發達國家同意在未來十年內,採取「有效和緊急」行動,保護全球森林、珊瑚礁和其他瀕危的生態系統,以避免失去人類賴以生存的世界生物多樣性狀態)。

目前,地球生命基因組計劃在中國有超過4個相關項目,各方的投資超過1億美金,華大基因對外宣稱的目標是要測試物種數量達到10000種,中國科學院在最新的數據公布中也表示,下一步將測10000種魚類。

李文進一步解釋,科學家追溯的、希望的,是能夠重塑人類對於生物與進化的理解,去探索不了解的基因表現關係。這樣的舉措不僅是幫助保護生物多樣性,更是為了達成農業創造更多的糧食、科研應用於新醫藥等目標。

「我們研究8萬物種當中大概有1/3都在瀕臨滅絕的邊緣,這其實在告訴我們已經瀕臨第六次大滅絕了,」李文說,「在過去5次大滅絕當中我們已經損失地球上95%的物種,在第6次的大滅絕來臨之前,我們不知道我們會不會成為過去95%的一部分。現在的目標不是向前徵服,而是時候行動起來,我們等不及了。」

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