地球生物基因組計劃：生命科學史上最大計劃即將啟動

「人類基因組計劃」與「曼哈頓原子彈計劃」、「阿波羅登月計劃」並稱為自然科學史上的「三大計劃」。繼人類基因組計劃之後，生命科學領域又將迎來一件大事——比人類基因組計劃更宏大的地球生物基因組計劃（Earth BioGenome Project， EBP）即將啟動，目標是破譯地球上所有生命的基因組。用與兩架轟炸機等價的投入，換取全世界所有基因資源，這個項目，你支持嗎？

這一具有歷史意義的項目吸引了來自全球科學家的關注。其項目組成員由多國科學家組成，華大基因理事長楊煥明院士與華大基因張國捷亦參與其中。作為該項目的發起單位之一，華大基因始終關注生物多樣性研究，通過基因科技已解碼眾多地球物種，發起國際合作深入科學研究，該項目組中其他工作人員也均與華大基因有過合作。

人類基因組計劃耗時13年，花費約30億美元測序一個人的基因組。據EBP項目組成員介紹，該項目尚未獲得資金支持，初步預計完成整個項目大約需要40億美元的投入，相當於兩架轟炸機的價格，1萬個美國總統的年薪，也與人類基因組計劃的投入相當。項目組的科學家們表示，如果獲得這樣的資金支持，該計劃有望在10年內完成。

了解所有地球生命，地球生物基因組計劃勢在必行

從兩年前提出「測序所有地球生命」願景，到BioGenomics2017大會上加利福尼亞大學戴維斯分校的演化基因組學家Harris Lewin代表聯盟成員在大會閉幕致辭中提出EBP的綱要，這一項目已徹底點燃了生物學家們的熱情，將極大推動所有真核生物的研究——包括所有植物、動物、真菌以及如阿米巴蟲之類的單細胞生物。

據科學雜誌（Science）報道，EBP項目將首先集中完成約9330個真核生物科級別代表性物種（eukaryotic family）的基因組，從而獲得與人類參考基因組相當或比人類參考基因組更好的參考基因組。接著，在14萬~20萬個真核生物屬（eukaryotic genera）中，對來自每個屬的一個物種進行基因組草圖繪製。最後，對剩下的150萬個已知的真核生物物種（eukaryotic species）的基因組進行低覆蓋測序。這些精細度不同的基因組之間還能通過比較分析或進一步測序，幫助我們獲知更多的信息。

EBP計劃的意義重大。以Harris Lewin， Gene Robinson， John Kress為代表的EBP工作組成員表示，這是第一個真正的全球大型基因組測序項目，能讓世界上數千名科學家和數百萬民眾參與，所產出的超大數據超過1EB（相當於1億部高清電影，播放2.3萬年），將推動全新計算演算法、分析方法和模型的創立，革新我們對生物學的理解，有望極大改善物種保護工作，並為農業、醫藥和生態系統服務創造新的基因資源。

研究者們完成該項目的信心來源之一，是不斷下降的的測序成本與不斷進步的測序技術。人類基因組計劃之後，個人全基因組測序成本不斷降低，由最初的30億美元下降到現在的1000美元，甚至可能更低。作為全球最大的基因組學研發中心，華大基因已於2015-2016年相繼推出了多款自主研發的測序系統，目前已具備量產測序儀的實力，也將運用這一優勢，助力EBP項目的實施。

破譯地球生命，需多方合作，標準先行

大會上聚焦於這項劃時代研究的討論提到，除資金之外，人才與樣本來源也是需要解決的問題。

EBP項目團隊有成員認為，該計劃需與發展中國家，尤其是那些具有豐富生物多樣性的國家之間進行更加國際化的合作，從而有助制定這個計劃的最終形式。而楊煥明院士則強調，EBP應該是一個真正的國際合作性項目，不僅應鼓勵發展中國家參與，更要促進和扶持這些國家基因組學的教育和發展，以實現真正充分平等的合作。

該團隊也強調製定標準的重要性，能確保獲得高質量的基因組序列，保存每個被測序的有機體的相關信息，以產出有效與實用的數據。張國捷表示，即便是最新收集和凍存的動植物樣品並不總能獲得高質量的DNA，可能影響高質量基因組序列的獲取，這是當前博物館面臨的極大的現實挑戰。

雖然EBP項目的落地還存在一些待解決的問題，但類似的國際合作項目已有成功的先例。隨著基因科技的飛速發展，科學家們已經破譯了許多地球物種，並組建國際級合作小組，發起覆蓋海陸空物種的多項計劃。如，同樣致力於生物多樣性保護的華大基因與史密森學會已經共同維護和推動了多項國際合作項目——旨在構建約10，500種現存鳥類的基因組圖譜，實現對鳥類生命之樹的數字化重建，並解碼遺傳變異和表型差異之間聯繫的B10K項目；旨在完成10，000個脊椎動物的基因組，並通過這些脊椎動物的遺傳多態性，為生命科學以及全球生物保護提供強有力幫助的G10K項目；旨在對1000種昆蟲的轉錄組進行研究，揭開昆蟲演化之謎的1KITE項目；旨在從全球範圍內挑選200種具有代表性的螞蟻進行基因組測序和分析，研究螞蟻整體演化趨勢並確定跟螞蟻多樣化及其特殊適應性有關的遺傳基礎的GAGA項目等。

EBP項目的提出，有助於整合世界各地的地球生物基因組研究，使之形成更有價值的科研體系，促進物種研究工作有序而高效地進行，幫助我們全面了解地球生命演化的奧秘，極大地推動物種保護工作的開展。

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