潮科技 | 地球生物基因组计划10年或需花费47亿美元，回报率或达65倍

第二届“世界顶尖科学家论坛”是由上海市人民政府主办、世界顶尖科学家协会发起，中国科协为指导单位，红杉中国慈善基金会为全球战略合作伙伴。共有44位诺贝尔奖得主，21位沃尔夫奖、拉斯克奖、图灵奖、麦克阿瑟奖、菲尔兹奖等奖项得主，100多位全球优秀青年科学家和中外院士参与。

在10月30日上午“未来国际大科学论坛”主论坛上，沃尔夫农业奖得主哈里斯·李文做了题为《Earth Biogenome Project——Biology‘s Next Moonshot》的报告。在这个报告中，他分享了地球生物基因组计划的相关内容。这一计划或需花费10年、47亿美元，但回报率有可能达到65倍。

以下为报告的内容整理。

哈里斯·李文：

各位早上好，我要感谢WLA以及上海的主办方，以及主办方的邀请让我参加这次非常独特的会议，能够跟世界顶尖科学家们见面，真的是非常棒的机会让我们来交换彼此的想法与意见。

我跟大家介绍的是地球生物基因组计划，这个计划有可能会改善我们的世界，也有可能帮助我们创造一个更加可持续的生态经济，这个是我们所面临的问题。如今我们预计，我们当然不知道具体的数字，就像不知道宇宙有多少个星星一样。在地球上我们其实也不知道到底有多少种真核生物，但是估计大概有1200-1500万种真核生物，这些真核生物是最主要的两个生物领域。

其他两种也有其他的科学家获得了沃尔夫奖，通过图谱的方式分隔三种生物，真核生物有五大王国，现在我们对它的了解越来越多，而且还有非常多的真菌、酵母以及很多动植物种类，包括人类。在我们预计1200-1500万的真核生物当中，只有大概10%是有描述的，有科学家已经发现了认识的。在300年的生物学演进之后，我们只有10%关于真核生物的知识，这样的比例加上所有DNA测序的技术，包括刚才嘉宾讲到的技术加总起来，再加上人类基因组计划大量的投资，不到0.3%的真核生物我们进行了基因组测序。大概是4000种，这个规模其实也已经非常大了，我们现在所知道的基因组层面的真核生物的知识，只占到整个真核生物总量的不到0.3%。

我们希望提出一个问题让大家来思考，就是通过基因组技术的发展，我们如何来对剩下超过99%的真核生物进行测序， 进一步了解它们？在2015年，一些国际科学家一起合作开始探索这个问题，我们可不可能？我们希不希望实现这样的项目？我们希望从真核生物的基因测序当中学到什么？很多科学家参与进来。我们在三年探讨之后，我们出了一份白皮书，描述了我们的挑战、目标以及范围，我们想要获取什么样的结果。

这是出版在PNAS上的白皮书，这是非常大的挑战，就像第一次登月一样。美国第一次载人登月计划其实有一个时间的界限，因此我们希望来预计一下在10年期能不能给所有真核生物做所有基因组测序？我们不只是为了造福于医疗健康，我们更希望了解地球的生态系统，以及地球上生物的未来，因此 我们的愿景就是希望创造一个生物生命数据库，我们希望能够对150万真核生物进行测序 ，这样一来可以奠定一个基础，创造基础设施为未来的解决方案奠定基础。我们希望可以做出自己的贡献，来帮助保护生物多样性以及实现人类社会的可持续发展，以及有一个更加可持续的全球生态经济。

我们有一个 三阶段的路线图 ， 第一个阶段就是要测试有代表性的物种 ，大概有9千多种代表生物，在此之后我们再测试2000多种其他的种类，最终是要实现150万种，我们会搜集样本，进行测序分析、标注，来达成我们事先设定科学研究的目标，我们也会做一个预算，大概想一下这个项目会花多少钱。感觉会很昂贵，其实我想说服大家的是，这样的项目如果全球一起合作，如果有好的合作并不会特别贵， 我们预计十年前期会大概花费47亿美金 ，这是全球的一切的成本，这包括搜集样本，还有测序，其实搜集样本才是最困难的部分。接下来就是测序、分类、分析等等。

我们如果对比一下人类基因组计划，这是90年代的计划，当时花了30年来完成，那个时候花了30亿美金做测序，只是测序再加上各类投资，如果我们按2017年的美金来算，是145亿的成本。如果我们要测序所有的真核生物，其实是比过去人类基因组计划的成本要低的。

再看一下投资回报率，根据一个美国公司Battelle2013年所做的预测， 大概会有65：1的投资回报率 ，为美国经济可以贡献一万亿美金。我们认为对于地球生物基因组计划来说，它的投资回报率会比人类基因组计划要多得多的，为什么我们会这样认为？待会儿我和大家详细讲。

我们的组织是一个国际性的联合网络的网络，现在我们有29家机构覆盖15个国家，一共24个附属项目来覆盖所有的真核生物，有超过100位首席科学家参与进来，我们认为在未来几年应该会成为参与科学家人数最多的项目。

各个机构也有自己的代表，每一个附属项目他们都成为国际科学家协会的一部分，我们的协同委员会最主要的工作就是开发标准，因为在不同项目之间没有共同标准，最开始的时候我们就像一个巴别塔一样，我们必须要有收集元素去测序等等的标准，包括分析的标准。如果没有这些标准，最终数据结果没有办法对比，所有参与方都承诺最终的成果将会开放获取，做一些OA原则，而且会符合生物多样性公约和取得与利益分享名古屋议定书。

一旦参与了我们的项目就要同意这一系列的规则，我们的官方启动大概是一年之前在伦敦的惠康基金会宣布在11月1日，他们承诺在五年期投资超过5000万欧元，这是非常大的一笔投入，最主要的目标就是希望把英国已知6万物种进行测序。我们看到全世界都有类似的模式，每一个国家都想测序自己国家的物种，同时也对于其他国家的物种有兴趣。

目前先从自己国家物种开始，包括一些中国的伙伴，我们在中国有超过4个项目相关，各方的投资超过1亿美金，华大基因他们是要测一万物种，最近中国科学院要测一万种鱼类，当然启动项目也需要一些时间，我们不想要低质量的基因组，我们希望能够给生命质数提供参考，因此我们的基因组质量要跟人类基因组计划一样高。

在过去两年半时间当中，我所属的脊椎动物基因组计划，非常努力的去争取高质量的基因组，几个月之前我们公开宣布了一百个参考质量的基因组，未来一年加上三个项目，还有其他项目加入未来，我们预计在2020年全球将会获得2000个高质量的基因组。为什么我们这样做？目标是什么？

这不只是一个工程项目，我们追溯的是希望能够修整重塑我们对于生物与进化的理解，去探索我们不了解的基因表现的关系，帮助保护生物多样性，用于农业创造更多的粮食，应用于新医药等等。

我给大家举几个例子，其实我们今天用的80%以上的药物都是来自于自然界，不是来自于人工合成。在已知39万物种当中，只有200种完全进行测序。比如说屠呦呦就发现了青蒿素唯一的生理学和医学的女性获奖人，这是来自于一个植物的提取，当然还有其他例子，对于癌症，对于炎症以及慢病都有很多自然界提取来的药物。

其实农业当中我们所用到的作物和动物种非常少，我们需要了解主要的作物种类，以及牲畜种类，否则我们未来会面临食物的短缺。最重要的原因是我们生物多样性正在消失，脊椎动物数量的52%在过去40年当中消失了。

我们研究8万物种当中大概有1/3都在濒临灭绝的边缘，这其实在告诉我们已经濒临第六次大灭绝了，在过去5次大灭绝当中我们已经损失地球上95%的物种，在第6次的大灭绝来临之前，我们不知道我们会不会成为过去95%的一部分。

这是大堡礁的图片，我们看到全球变暖的影响，我们不知道未来如果大气生态体系会有什么样的结果，在这个世纪末我们大概会有50-75%的物种消失，到时候会发生什么我们不知道。当然我们现在已经有很好的科技，我们还需要更多的科技对于工程界来说，有无人机或者一些自动器械帮助我们搜集样本，识别样本，都还有很多机遇，我还没有讲到计算上的挑战，我认为很快不会再说天文级的数字，我们会说基因组级别的数字，来说明数字的规模很大。

这个是目前的情况，我们有这么一个全球性的计划，其实在1961年的时候肯尼迪总统宣布登月计划的时候，我们当时完全不知道怎么样来实现这样的计划，肯尼迪总统说，我们做这件事情不是因为它很容易，我们会做，就是因为它很困难。

我们现在在非常严重的专类点，我们等不及了，我们现在有了科技或者是触手可及就能获取科技，而且我们也看到大家有很好的意愿，真的是时候行动起来了，我们的目标不是向前征服，但是我们应该一起去测序，这会带来非常大的改变和好处，谢谢各位。

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