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对地球上的生命进行测序,一次一个真核生物

图片来源:佛罗里达自然历史博物馆Jerald Pinson。

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人类基因组计划这是一项旨在对整个人类基因组进行测序的国际合作研究,于2003年完成,比计划提前了两年。它标志着“基因组时代”的诞生,在这个时期下一代测序技术(NGS)将大大提高能力和速度,同时降低成本。


在人类基因组计划完成近20年后,基因组时代的影响在现代社会和科学研究中显而易见。基因组测序现在是不可或缺的农业研究个性化医疗,研究人类历史最近在指导我们应对COVID-19大流行


人类基因组计划完成15年后,科学家们将目光投向了一个新目标:地球生物基因组计划(EBP).它被描述为生物学的“登月”项目,旨在对180万种已命名的植物、动物和真菌的基因组进行测序、编目和表征而且单细胞真核生物——在地球上,10年后。


“EBP的想法是我提出的,Gene Robinson教授而且John Kress教授2015年,“Harris Lewin加州大学戴维斯分校的罗伯特和罗莎贝尔·奥斯本教授和进化与生态学特聘教授在接受《纽约邮报》采访时解释道188金宝搏备用技术网络。“主要的激励因素是,由于缺乏真核生物物种的高质量基因组序列,我们在研究中都遇到了障碍。”

为什么需要EBP ?

三人在北京举行了一次试探性会议史密森学会2015年,一些世界上最著名的基因组科学家和美国主要资助机构的代表参加了会议,调查该项目的可行性。


会议的结论是,像EBP这样的全球倡议对于保护生物多样性和维持人类社会至关重要,而且必须现在就采取行动。Lewin解释说:“气候变化、栖息地破坏和其他人为因素对世界生物多样性、生态系统、农业和能源供应的威胁现在是至关重要的。”

了解生物多样性危机

地球上生物多样性的数量正在迅速减少,这就是所谓的生物多样性危机。一些科学家认为保护生物多样性是比应对气候变化更大的挑战。


根据联合国在美国,自1900年以来,陆基栖息地本地物种的平均丰度下降了>20%。超过40%的两栖动物物种,33%的珊瑚礁形成珊瑚和超过三分之一的海洋哺乳动物受到威胁。自2016年以来,至少有680种脊椎动物灭绝th到2016年,用于粮食和农业的驯化哺乳动物品种中超过9%已经灭绝。


在该项目开始之前,只有0.6%的已知真核生物进行了基因组测序。因此,解决这些全球性问题的基本知识和生物基础设施是缺乏的。一个易于访问的所有真核生物DNA文库将极大地帮助全球的保护工作,Lewin说:“保护基因组学是一门相对较新的学科,它产生和利用来自受威胁和濒危物种的基因组信息,以达到保护的目的。了解剩余种群的基因组多样性有助于物种管理计划的制定。”他注意到加州保护基因组计划作为这样一个管理计划的主要例子。

EBP的诞生

在接下来的两年里,在史密森学会的初步讨论之后,举行了一系列会议——包括2017年的第一届生物多样性基因组学国际会议——并制定了对所有真核生物进行测序的计划。2018年夏天,一份EBP宣言发表美国国家科学院学报《美国科学院学报》(PNAS)杂志上。不久之后,该项目于秋季在伦敦的威康基金会正式启动。


该宣言概述了EBP的关键绩效指标和严格的时间框架。Lewin说:“正如我们提出的那样,我们必须在10年内完成这个项目,为未来奠定基础,否则就太晚了,无法挽救多达50%的地球生物多样性的基因组信息,这些生物多样性可能会在正在进行的地球生物第六次大规模灭绝中丢失。”

EBP的关键绩效指标和时间框架。来源:地球生物基因组计划。


该宣言还概述了EBP对每个物种进行测序的逻辑,而不是每个科或属的一个代表成员。EBP背后的领导者认为,对每个属或科的一个物种取样并不能提供对这些类群进化复杂性的现实评估。“虽然认识到获取每个物种的样本可能是不可行的,但实用主义并没有否定尝试这样做的主要科学和社会需求。宣言读取。

当前进展和未来展望

EBP于2018年秋季在伦敦的威康信托基金会正式推出。从2018年到2020年,该项目处于“启动”阶段,重点放在制定标准、战略、组织跨地区和国家的翻译项目以及建立社区上。bet188真人

“EBP将彻底改变进化领域,并将对农业、医学和环境科学产生重大影响,”哈里斯·卢因说。

EBP由一个国际“网络中的网络”组成,它是其他“大型项目”的首要核心,例如达尔文生命树.迄今为止,有43个机构和49个附属项目正在研究真核生物分类群,个别科学家参与了多个项目。Harris解释说:“我们统计了来自100个国家的大约5000名科学家正在参与EBP活动。这个全球社区积极参与该项目的各个方面,从收集样本、生成和组装基因组到分析数据。”他预计,许多通过网络产生的合作将远远超过最后一个基因组的测序。


2022年1月,EBP宣布它已经进入了一个新的阶段,从试点项目过渡到全面的生产顺序。与该声明同时发表的还有一系列论文PNAS概述了该项目迄今为止的一些主要成就。



Lewin强调说:“要成为EBP的成员,每个机构和项目都必须承诺对数据进行免费和开放的访问,并要求将原始数据和基因组集合放入公共数据库,如GenBank。”会员还必须承诺遵守生物多样性公约《遗传条约》是一项多边条约,有三个目标:保护生物多样性、可持续利用其组成部分以及公平公正地分享遗传资源带来的惠益。


目前第一阶段的目标是为大约9400个分类科创建参考基因组,其中200个已经生成。预计到2022年底,将完成3000多个序列。卢因相信,EBP在未来几年的进展将“彻底改变”进化论研究,“对农业、医学和环境科学产生重大影响”,他总结道。


This文章刊登在《科学观察者》第12期,188金宝搏备用技术网络的每月的杂志。要下载本期的副本,请点击下面的链接。


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莫莉坎贝尔
莫莉坎贝尔
高级科学作家
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