华大基因参与发起生命科学史上最大计划——“地球生物基因组计划”

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年3月3日 来源:华大基因

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  继人类基因组计划之后,生命科学领域又将迎来一件大事——比人类基因组计划更宏大的地球生物基因组计划(Earth BioGenome Project, EBP)即将启动,目标是破译地球上所有生命的基因组。这一具有历史意义的项目吸引了全球科学家的关注。

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“人类基因组计划”与“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”并称为自然科学史上的“三大计划”。继人类基因组计划之后,生命科学领域又将迎来一件大事——比人类基因组计划更宏大的地球生物基因组计划(Earth BioGenome Project, EBP)即将启动,目标是破译地球上所有生命的基因组。这一具有历史意义的项目吸引了全球科学家的关注。其项目组成员由多国科学家组成,华大基因理事长杨焕明院士与华大基因张国捷参与其中。作为该项目的发起单位之一,华大基因始终关注生物多样性研究,通过基因科技已解码众多地球物种,发起国际合作深入科学研究,该项目组中其他工作人员也均与华大基因有过深入合作。

人类基因组计划耗时13年,花费约30亿美元测序一个人的基因组。据EBP项目组成员介绍,该项目尚未获得资金支持,初步预计完成整个项目大约需要40亿美元的投入,相当于两架轰炸机的价格,1万个美国总统的年薪,也与人类基因组计划的投入相当。项目组的科学家们表示,如果获得这样的资金支持,该计划有望在10年内完成。

从两年前提出“测序所有地球生命”愿景,到BioGenomics2017大会上加利福尼亚大学戴维斯分校的演化基因组学家Harris Lewin代表联盟成员在大会闭幕致辞中提出EBP的纲要,这一项目彻底点燃了生物学家们的热情,将极大推动所有真核生物的研究——包括所有植物、动物、真菌以及如阿米巴虫之类的单细胞生物。

据科学杂志(Science)报道,EBP项目将首先集中完成约9330个真核生物科级别代表性物种(eukaryotic family)的基因组,从而获得与人类参考基因组相当或比人类参考基因组更好的参考基因组。接着,在14万~20万个真核生物属(eukaryotic genera)中,对来自每个属的一个物种进行基因组草图绘制。最后,对剩下的150万个已知的真核生物物种(eukaryotic species)的基因组进行低覆盖测序。这些精细度不同的基因组之间还能通过比较分析或进一步测序,帮助我们获知更多的信息。

EBP计划的意义重大。以Harris Lewin, Gene Robinson, John Kress为代表的EBP工作组成员表示,这是第一个真正的全球大型基因组测序项目,能让世界上数千名科学家和数百万民众参与,所产出的超大数据超过1EB(相当于1亿部高清电影,播放2.3万年),将推动全新计算算法、分析方法和模型的创立,革新我们对生物学的理解,有望极大改善物种保护工作,并为农业、医药和生态系统服务创造新的基因资源。

研究者们完成该项目的信心来源之一,是不断下降的的测序成本与不断进步的测序技术。人类基因组计划之后,个人全基因组测序成本不断降低,由最初的30亿美元下降到现在的1000美元,甚至可能更低。作为全球最大的基因组学研发中心,华大基因已于2015-2016年相继推出了多款自主研发的测序系统,目前已具备量产测序仪的实力,也将运用这一优势,助力EBP项目的实施。

除资金之外,人才与样本来源也是此项目需要解决的问题。EBP项目团队有成员认为,该计划需与发展中国家,尤其是那些具有丰富生物多样性的国家之间进行更加国际化的合作,从而有助制定这个计划的最终形式。华大基因理事长杨焕明院士也强调,EBP是一个真正的国际合作性项目,不仅应鼓励发展中国家参与,更要促进和扶持这些国家基因组学的教育和发展,以实现真正充分平等的合作。

该团队也强调制定标准的重要性,能确保获得高质量的基因组序列,保存每个被测序的有机体的相关信息,以产出有效与实用的数据。华大基因张国捷表示,即便是最新收集和冻存的动植物样品并不总能获得高质量的DNA,可能影响高质量基因组序列的获取,这是当前博物馆面临的极大的现实挑战。

虽然EBP项目的落地还存在一些待解决的问题,但类似的国际合作项目已有成功的先例。随着基因科技的飞速发展,科学家们已经破译了许多地球物种,并组建国际级合作小组,发起覆盖海陆空物种的多项计划。如,同样致力于生物多样性保护的华大基因与史密森学会已经共同维护和推动了多项国际合作项目——旨在构建约10,500种现存鸟类的基因组图谱,实现对鸟类生命之树的数字化重建,并解码遗传变异和表型差异之间联系的B10K项目;旨在完成10,000个脊椎动物的基因组,并通过这些脊椎动物的遗传多态性,为生命科学以及全球生物保护提供强有力帮助的G10K项目;旨在对1000种昆虫的转录组进行研究,揭开昆虫演化之谜的1KITE项目;旨在从全球范围内挑选200种具有代表性的蚂蚁进行基因组测序和分析,研究蚂蚁整体演化趋势并确定跟蚂蚁多样化及其特殊适应性有关的遗传基础的GAGA项目等。

EBP项目的提出,有助于整合世界各地的地球生物基因组研究,使之形成更有价值的科研体系,促进物种研究工作有序而高效地进行,帮助我们全面了解地球生命演化的奥秘,极大地推动物种保护工作的开展。


 
首届全球生物多样性基因组学大会在美国国立自然历史博物馆举行


 
大会吸引了生物多样性研究之父Edward O. Wilson及Gene Robinson、Harris Lewin、杨焕明等众多国际知名科学家的参与

相关阅读:
B10K项目网址:
http://b10k.genomics.cn
G10K项目网址:https://genome10k.soe.ucsc.edu
1KITE项目网址:http://1kite.org
GAGA 项目网址:http://antgenomics.dk

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