“炎黄计划”或揭示20亿黄种人生命密码?

　　 □再过三、五年，只需花几千元，每个人都可以拥有一份属于自己的“基因身份证”。  



        □中国科学家发现，一批亚洲人早于哥伦布、印第安人，发现了美洲的新大陆。  



        □通过追查  “八辈祖宗”，“炎黄一号”的人种纯度比国外已测定基因序列人都高，基因纯度达94%。  



        一项旨在揭示20亿黄种人生命密码的基因测序工程——“炎黄计划”，2006年在我国启动。神秘的基因测序究竟是怎么回事？它将给普通人的生活带来哪些改变？中国在这一领域中处于怎样的水平？日前，记者采访了参与研究的深圳华大基因研究院科学体系第一负责人、来自成都的小伙李英睿，听他讲述举世关注的“炎黄计划”背后的故事。  



　　一把解开生命密码的“标准尺”  



        100个人的基因测序工程完毕之后，13亿中国人，甚至包括全世界20亿黄种人，将有了一把解开生命密码的“标准尺”。  



        三月南国，草长莺飞。24岁的李英睿没有机会去享受这大好的春光，实验室里，计算机旁，正在进行的“炎黄计划”和测定老虎的基因序列两大任务，都还在等待他和他的伙伴们。  



        按照“炎黄计划”，我国科学家将选取包括汉族、少数民族、东亚地区不同国家人群在内的100个个体，建立东亚人种特异性的高密度、高分辨医学遗传图谱。该项目由来自深圳华大基因研究院、生物信息系统国家工程研究中心及中国科学院北京基因组研究所的科学家共同发起并承担。李英睿所在的科学体系是深圳华大基因研究院负责科学研究的部门。“这项工作意义非常大。”李英睿告诉记者，基因序列完成后，就等于有了一把解开黄种人生命密码的“标准尺”。科学家们可以通过分析人体24条染色体的碱基序列，获得的个人基因组，有助于预防遗传疾病，为新药物研制以及探求新医疗方法提供依据。比如说，糖尿病患者可能在某一部分与标准序列不同，那我们就可能断定，糖尿病患者是因为这部分基因的变异而导致。没有发病的时候，我们就可以提前采取措施，进行预防。  



        “炎黄计划”还将“外因与疾病”的研究结合在一起。中国人胃肠道疾病比较多见，新一代的基因组技术和生物信息技术，使得全面了解胃肠道微生物群变成可能。对代谢性疾病个体与正常个体的排泄物基因组的全面比较，就可以发现代谢性疾病相关胃肠道微生物，为全面诊断和治疗复杂性疾病提供了新的思路，寻找可以用于治疗的药物靶点的微生物。  



        “目前，这100个人的测序工作已经接近一半，到明年底或许就可以完成。”李英睿向记者透露，而在这之前的2007年10月11日已经完成了第一例，也就是“炎黄一号”的测定工作。该项目是我国科学家继承担国际人类基因组计划1％任务、国际人类单体型图谱10％任务后，用新一代测序技术独立完成的100％中国人基因组图谱。  



        “因为存在个体差异，单独的一个显然不能作为标准尺。这就是为什么要继续搞100个的原因。”李英睿向记者解释了从1到100的原因；“样本扩大了，代表性就会更强。”



        每人可望拥有一份“生命密码”  



        国际人类基因组计划绘制的第一个白种人的基因组耗资20亿美元，而中国的研究团队绘制“炎黄一号”的中国人基因组序列图谱花费在2000万元人民币。  



        李英睿告诉记者，要完成一个人的基因组测序，需要对30亿个碱基对进行测序，而中国人在参与人类基因组计划中只是承担了1%的任务，即人类3号染色体上约3000万个碱基对的测序任务。  



        国际人类基因组计划1990年启动。然而，由于当时测序手段的局限，速度相当慢，而且费用高昂，中国为此承担了2000万美元的费用，而整个计划总耗资20亿美元。经过美、英、法、德、日和中国等多国科研人员合作，已在2000年绘出了人类基因组草图，在2003年得到了完整图谱。  



        通过参与该项计划，中国的科技人员积累了大量关于基因测序方面的经验。到2006年，中国启动“炎黄计划”时，测序能力已经提高了很多倍。相应的，其运行成本已经从20亿美元陡降到2000万元人民币左右的量级。  



        “这是从马车到飞机的进步。”李英睿打了个比方，来描述测序技术的进步。正是因为这，中国人仅仅用了几个月的时间，就完成了“炎黄一号”的测序任务。  



        据介绍，我国自行研发的第三代基因测序仪，与第二代测序仪在原理和效能上有本质区别。使用第三代基因测序仪，完成一个人的基因组测序的测试时间，将由目前的6周缩短为10-15分钟；成本将降到5000元-8000元人民币。目前，我国各研究机构还在继续改进新一代DNA测序技术。“再过三五年，只需花八千元，每个人都可以拥有一份属于自己的‘生命密码’”。  



        亚洲人比哥伦布早抵达美洲  



        我国选取的黄种人基因样本纯度达到94%以上，远高于国外选取的测序样本。中国人通过基因测序发现，既不是哥伦布发现了美洲，也不是印第安人发现了美洲，而是比印第安人更早的一批亚洲人，这在一定程度上改写了人类进化和迁徙历史。  



        “炎黄一号”这个人究竟在哪？他（她）叫什么名字？是做什么工作的？采访中，记者好奇地将上述问题一股脑抛给了李英睿。是什么人能幸运地成为13亿中国人中的第一个被测定人呢？  



        “这是个秘密。”遗憾的是，面对这些问题，李英睿断然拒绝回答。“但是我可以告诉你，挑选这个人的标准。”他透露，这个被选中的对象首先要被调查“八辈祖宗”，目的是确定是否混血，从而保证其基因的纯度。  



        “最后的结果是，这个人基因的纯度超过94%。”据他介绍，在国外已测定的几例中，纯度都在90%左右，至于世界第一份完全破译的  “个人版”基因组图谱的拥有者，美国生物学家、现代分子生物学的奠基人之一詹姆斯·沃森，其本人的基因纯度只有88%左右，因为其基因中包含八分之一的非洲血统。  



        2006年暑假，刚刚读完大学二年级的李英睿，来到了华大基因研究院实习，就幸运地参与到了刚刚开始的“炎黄计划”的工作中。4年来，他在这里先后参与了“炎黄一号”、大熊猫、藏羚羊、人体肠道菌群的基因组测序工作，以及今年启动的“狮虎豹基因组计划”。因为是虎年，所以，研究院将虎选为“狮虎豹基因组计划”的先行物种。  



        其中最有意思的是，2009年，他们与丹麦的一位科学家合作，测试了在格陵兰岛永冻层中的头发样本中提取的DNA基因序列，分析结果显示，这位名叫  “萨卡克”的古人的遗传信息比公认的美洲原住民（主要是印第安人和因纽特人，同属黄种人）更加接近于现代东亚和西伯利亚人群。该研究以强有力的数据证明，在现代美洲原住民迁徙到美洲之前，还有更早一批黄种人经西伯利亚迁徙到美洲。而这之前，国际学术界普遍认为，印第安人是美洲大陆的原住民。  



        其实，在4年时光中，研究团队所取得的成就，远远不只这些。2008年，研究团队发现，人类不仅存在大量一致的基因，而且人类不同种群之间存在各自完全不同的基因，在此基础上，研究团队在全世界首次提出了“人类泛基因组”的概念。  



        就在8天前，《自然》杂志刊发了论文《人体肠道菌群元基因组参考基因集的构建工作》，李英睿就是其中的一位署名作者。据了解，该项研究成果收集了124个来自于欧洲人肠道菌群的样本，并从中获得330万个的人体肠道元基因组的参考基因。“这在全世界来说，都是第一次。”  



        基因测序还只是万里长征第一步。李英睿告诉记者，“好比一队大雁，排成一行在天空飞，它们究竟表达了什么意思，现在我们依然不知道。”基因测序也一样，数量达到30亿个的碱基队，即便把它们的顺序搞清楚了，也还只算是第一步。而接下来，还面临比较解读、预防、治疗等很多艰巨的任务。李英睿表示，当下，世界生物学突飞猛进，尽管我国在基因测序领域处于国际领先地位，但却丝毫不能松懈。



        传统教育中溜出一条“小鱼”  



        “哎！还在整！”从3月6日开始，记者就通过电话与李英睿取得了联系，但直到3月8日晚，依然没有采访成功。当天晚上零点，记者接到了他上述这条信息，疲惫暴露无遗。  



        忙，是李英睿目前生活状况的一个缩影。记忆中，自从2006年暑假开始在华大基因研究院实习以来，李英睿就几乎没有休假。今年正月初六，他在成都举行婚礼，头一天晚上，他还一直工作到凌晨3点，直到当天上午11点，他才带着疲惫，匆匆走上婚礼现场。现年61岁的退休教师，也曾是李英睿小学六年的班主任苟佳林至今还记得：那天，李英睿居然一身运动装挽着自己的新娘。  



        为了完成科研任务，李英睿和他的伙伴们几乎夜以继日地坚守在办公室。2007年8月3日，关键时刻，实验结果却突然偏离预测，这让所有参与的工作人员都捏了一把汗。为了解决这个问题，他当晚没有回家，在办公桌上趴了一下，又开始了第二天的进度汇报，连续工作了48小时。  



        李英睿还是一个不折不扣的“四无”青年：无QQ、无博客、无车子、无头发。在李英睿看来，这些都是“麻烦”。甚至，他还考虑将手机扔掉：“因为用手机很麻烦。”  



        这种专注，早有萌发。李英睿父亲李大兴回忆，李英睿从小就非常专注，趴在地上看蚂蚁搬家可以看半个小时，而出去看桃花，他会将桃花的花瓣和花蕊的数量都清点一遍。  



        李大兴至今记得，李英睿读高中二年级的时候，春节回家，老师要求做一个果蝇的实验，因为要将装果蝇的玻璃瓶保持在21度以上的温度，同时又害怕在睡觉的时候将瓶子压坏，那天晚上，李英睿就裹一床被子，将装果蝇的瓶子抱在怀里，在卧室椅子上坐了一晚上。第二天早上，父亲一打开他的房门，看到这样的景象，不禁惊呆了。  



        “之所以有这样的成绩，还得感谢成都七中的教育思想。”李英睿说，其实，他对生物学的痴迷，是从高中阶段才开始的。“一到学校，老师就鼓励我们将课本的知识进行压缩，迅速消化，然后跳出课堂，将节余的时间大量用于实验操作，用于看大量的课外书籍。”  



        2004年，18岁的李英睿被北京大学生命科学院特招录取。而仅仅在两年后，刚读完大二的李英睿就得到学校的特许，到华大基因研究院实习，由此揭开了生命中辉煌的一页。换了其他学校，这未必行得通。所以直到今天，李英睿对北京大学生命科学院都还心存感激。“我只是传统教育的一个特例。”  



        □链接  



        基因测序  



        基因是生物细胞内DNA（脱氧核糖核酸）上具有遗传效应的片段。人类大约有2.5到3万个基因，它们是生命的密码，储存着生命孕育生长、凋亡过程的全部信息，生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。  



        人类基因组包括大约30亿个碱基对。基因测序就是利用生物和计算机技术，测定这30亿个碱基对的排列顺序。科学家相信，通过发现并搞清这些基因的序列，就有可能理解它们所包含的信息，并最终为预防甚至治疗人类疾病发挥重要作用。  



        2006年开始，一项名为“炎黄计划”的研究项目在深圳展开。该计划将测试100个黄种人的基因序列，而在2007年10月11日，其中之一的“炎黄一号”已经完成，其余99例目前正在进行，任务完成过半。