在过去的十年里,生物技术的进步在医药、食品、生态和其他领域带来了快速的进展神经科学等等。随着这一进步,我们也有了追求更大进步的雄心——我们意识到我们有能力,比如说,改造农作物来实现产量更多的食物意味着我们可以进一步改造它们,让它们变得更健康。构建一个脑机接口能读懂基本思想的界面可能意味着另一个界面最终也能读懂复杂的思想。

基因组学似乎是进展特别迅速的领域之一,随着这一进展,人们的雄心也同样迅速增长。地球生物基因组计划(Earth BioGenome project)旨在对地球上所有已知的真核生物的DNA进行测序,这是一个既进步又雄心勃勃的例子。

最近发表在杂志上的一篇论文美国国家科学院院刊发布了项目的新细节。据估计,这需要10年的时间,花费47亿美元,并需要超过200拍字节的数字存储空间(1拍字节等于1千万亿,或10)15字节)。

这些数据听起来很大,但实际上,与迄今为止基因组测序的历史相比,它们是微不足道的。取人类基因组计划这是一个公共资助的项目,目的是对第一个完整的人类基因组进行测序。这项工作从1990年开始,到2003年完成,历时10年,花费大致相当27亿美元(相当于今天的48亿美元整体)。

现在,仅仅15年过去了,地球生物基因组计划的目标是利用骤然下降的成本对人类的基因组进行测序、编目和分析都是地球上已知的真核生物用同样的时间,同样的费用。

“真核生物”指的是所有的植物、动物和单细胞生物——除了细菌和古生菌以外的所有生物(这些都将由地球所照顾)地球微生物工程)。据估计,世界上有大约一千五百万种真核生物,从犀牛到栗鼠再到跳蚤(还有更小的物种)。我们记录的230万份,我们已经测量了不到15,000个基因组(其中大部分是微生物)。

科学家们能做到这一点让人印象深刻,你可能会想,这有什么意义呢?研究人类基因组显然有好处,但破译犀牛或跳蚤的DNA又能得到什么呢?

从本质上讲,地球生物基因组将允许科学家为地球上已知的生命拍摄高保真的数字遗传快照。“(该项目)最大的遗产将是一个完整的生命数字图书馆,它将指导未来几代人的发现,”他说基因罗宾逊他是该项目的负责人之一,同时也是昆虫学教授和哈佛大学的主任卡尔·r·沃斯基因组生物学研究所在伊利诺伊大学。

预计的投资回报率人类基因组计划是141比1——这只是财务方面的问题。该项目极大地促进了我们今天所知的廉价基因组学的发展,这一领域有望加速发现致病基因突变,并帮助诊断和治疗。新的基因编辑工具,比如CRISPR已经出现,也许有一天能够治愈基因疾病。

那么,从数百万种物种中推断出这些回报,以及由此获得的洞见——以及从洞见中获得的具体利益——很可能是显著的。例如,对农作物的基因组研究已经收获了生长更快、生产更多食物、更能抵御虫害或恶劣天气的植物。研究人员可能会发现新的药物或发现更好的方法来改造生物体以用于制造业或能源。他们将能够复杂发现如何以及当各种物种发展的信息 - 迄今为止被埋葬在历史深处。

在这个过程中,他们将建立一个世界物种的数字基因库。还有哪些有用的基因会潜伏在那里,激发新一代合成生物学家的灵感?

“(在未来)设计基因组将是一件个人化的事情,一种与绘画或雕塑一样具有创造性的新艺术形式。很少有新发明会成为杰作,但很多会给它们的创造者带来欢乐,也会给我们的动物群和植物群带来多样性,”著名的物理学家说道弗里曼-戴森2007年的一句名言。

仅仅过了10年,他的愿景就接近了现实,就在不久前,它还像是科幻小说。地球生物基因组将把地球基因调色板的很大一部分放到未来合成生物学家的指尖上。

但这事还没定下来。除了资金,该项目的细节仍需确定;目前最大的问题之一是,科学家们将如何从地球上所有已知物种身上收集完整的DNA样本。一些博物馆的标本将会被使用,但很多可能还没有被保存到可以产生高质量基因组的程度。样品的一个重要来源是全球基因组生物多样性网络

罗宾逊说:“基因组学帮助科学家开发了新药物和新可再生能源,养活了不断增长的人口,保护了环境,并支持了人类的生存和福祉。”“地球生物基因组计划将让我们深入了解生命的历史和多样性,并帮助我们更好地了解如何保护它们。”

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