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造福万世,这个项目打算测序所有动植物物种的DNA

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科技传媒网 互联网转载 网易 2018-05-30 07:01

造福万世,这个项目打算测序所有动植物物种的DNA,dna 真核 基因组

(原标题:The Epic Project to Record the DNA of All Life on Earth)

科技传媒网讯 网易科技新闻 5月30日消息,据SingularityHub报道,过去10年,生物技术的进步已经促使医药、食品、生态和神经科学等领域取得快速进展。随着这些进步,我们有了更大的发展目标:我们有能力生产更多的粮食,这意味着我们也许能够进一步改造它们,使它们更健康;建立能读取基础思维的脑机接口,这可能意味着更先进的接口最终将能够读取复杂的思想。

在这些迅速发展的领域中,进步特别快的一个领域是基因组学,它的野心也同样在迅速增长。地球生物基因组计划(Earth BioGenome)旨在对地球上所有已知的真核生物的DNA进行测序,这是个技术进步和雄心相结合的光辉典范。最近发表在《美国国家科学院院刊》杂志上的一篇论文,介绍了有关该项目的最新细节。据估计,这个项目可能需要耗时10年,花费47亿美元,并需要超过200PB的数字存储空间。这些统计数字听起来十分庞大,但实际上它们与基因组测序的历史相比却是微不足道的。

造福万世,这个项目打算测序所有动植物物种的DNA

以人类基因组计划(Human Genome Project)为例,该项目是个公共资助项目,旨在对第一个完整的人类基因组进行排序。这项工作花了十多年时间,从1990年开始,直到2003年才完成,总共花费了27亿美元(相当于今天的48亿美元)。现在,地球生物基因组计划的目标是利用直线下降的成本,对地球上所有已知的真核生物基因组进行排序、分类和分析,其所耗费时间和成本与15年前大致相同。

“真核生物”指的是除了细菌和古生菌以外的所有生物,包括所有的植物、动物和单细胞生物。据估计,地球上大约有1000万到1500万个真核生物物种,从犀牛到栗鼠再到跳蚤(还有更小的生物)。在我们所记录的230万个物种中,我们已经测序的还不到15000个物种。

令人印象深刻的是,科学家们在进行这个项目时,你可能会想,这有什么意义?研究人类基因组有明显的好处,但是我们能从破解犀牛或跳蚤的DNA中得到什么?地球生物基因组计划基本上可以让科学家们对地球上已知生命的高保真度、数字基因快照进行研究。

项目领导人之一、伊利诺伊大学卡尔·伍斯基因组生物学研究所主任、昆虫学教授吉尼·罗宾逊(Gene Robinson)说:“该项目最伟大的遗产将是建立完整的生命数字图书馆,它将引导未来几代人的发现。”

人类基因组计划的投资回报率估计是141比1,这只是金融方面的好处。这个项目极大地促进了我们今天所知的平价基因组学的发展,这一领域有望加快发现致病基因突变的速度,并帮助他们进行诊断和治疗。新的基因编辑工具(如CRISPR)已经出现,也许将来能够治愈基因疾病。

如果这种回报率同样适用于数百万个物种,那么从中获得的洞见以及由此带来的具体利益可能是巨大的。例如,对农作物的基因组研究已经帮助培育出生长更快、产量更高并对害虫和恶劣天气有更高抗性的新作物。

研究人员可能会发现新的药物,或发现更好的方法来改造用于制造或能源的有机体。他们将能够找出复杂的发现,比如各种物种如何和何时进化的信息,这些信息到目前为止都被埋在历史深处。

在这个过程中,他们将创造出世界物种数字基因库。还有什么其他有用的基因会潜伏在那里,帮助启发新一代的合成生物学家?

著名物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)2007年曾说过:“将来,设计基因组将是一件私人的事情,一种与绘画或雕塑一样具有创造性的新艺术形式。新创造的作品很少会成为杰作,但很多作品会给它们的创造者带来欢乐,给我们的动物和植物带来变化。”

仅仅过了十多年,他的愿景就像不久之前的科幻小说一样,正在接近现实。地球生物基因组计划会将地球生命的基因调色板放置在未来合成生物学家的指尖上。

但这还不是个完整计划。除了资金外,该项目的许多细节还有待完善。其中一个最大的问题是,科学家们将如何完成收集地球上所有已知物种完整DNA样本的庞大任务。有些博物馆的标本将会被使用,这样DNA就能产生高质量的基因组,但很多物种标本可能没有被保存下来。一个重要的样本来源将是全球基因组生物多样性网络。

罗宾逊说:“基因组学能帮助科学家开发新药物和可再生能源,养活不断增长的人口,保护环境,支持人类的生存和福祉。地球生物基因组计划将让我们了解生命的历史和多样性,并帮助我们更好地了解如何保存它。”(小小)

本文链接:http://www.itmsc.cn/archives/view-215478-1.html
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(责任编辑:夏喧)
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