基因組學(xué)推動(dòng)生命科學(xué)大步向前
2011-02-14 17:50
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來源：科學(xué)時(shí)報(bào)
作者：大*勒
責(zé)任編輯：大彌勒
[導(dǎo)讀] 2010年，河南安陽(yáng)曹操墓真?zhèn)沃q正酣。而一則來自上海的重磅消息更是引發(fā)了多方關(guān)注。復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宣布，向全國(guó)征集曹姓男性DNA樣本，擬用基因組科學(xué)的手段驗(yàn)證出土的頭骨是否為曹操本人。 一下子，基因組科學(xué)成為熱門，這一話題落入
2010年，河南安陽(yáng)曹操墓真?zhèn)沃q正酣。而一則來自上海的重磅消息更是引發(fā)了多方關(guān)注。復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宣布，向全國(guó)征集曹姓男性DNA樣本，擬用基因組科學(xué)的手段驗(yàn)證出土的頭骨是否為曹操本人。
一下子，基因組科學(xué)成為熱門，這一話題“落入尋常百姓家”。
事實(shí)上，伴隨著2000年人類基因組框架圖和2003年人類基因組完成圖的發(fā)表，近十年來，DNA測(cè)序技術(shù)繼續(xù)高速發(fā)展，基因組科學(xué)極大地推動(dòng)了生命科學(xué)的發(fā)展，并一直受到各國(guó)**和學(xué)術(shù)組織高度重視。
2010年，基因組科學(xué)研究更是取得了重大進(jìn)展。在美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)出的當(dāng)年十大科學(xué)進(jìn)展中，涉及基因組科學(xué)的共有3項(xiàng)——尼安德特人基因組、外顯子組測(cè)序、下一世代的基因組學(xué)。這也從一個(gè)側(cè)面反映了該項(xiàng)科學(xué)在2010年的蓬勃發(fā)展。
多個(gè)重要物種基因組圖譜完成
2010年，期待已久的大豆基因組序列終于測(cè)通。
當(dāng)年1月，來自美國(guó)農(nóng)業(yè)部、美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所等單位的研究人員聯(lián)合在《自然》宣布，該研究團(tuán)隊(duì)利用“全基因組***測(cè)序法”對(duì)大豆基因組的11億個(gè)堿基進(jìn)行測(cè)序，公布了第一張豆科植物完整基因組序列圖譜。這也是目前利用全基因組***測(cè)序完成的最大植物基因組。
“這是大豆研究一個(gè)重要的里程碑。”美國(guó)能源部大豆生物技術(shù)國(guó)家中心主任Gary Stacey博士認(rèn)為。
伴隨著該圖譜的繪制完成，作為世界上主要油料來源的大豆，其基因組科學(xué)研究進(jìn)展又獲新突破。
2010年11月，由香港中文大學(xué)、華大基因研究院、農(nóng)業(yè)部基因組重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院等單位宣布，他們對(duì)17株野生大豆和14株栽培大豆進(jìn)行了全基因組“重測(cè)序”，總共發(fā)現(xiàn)了630多萬個(gè)SNP（單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)），建立了高密度的分子標(biāo)記圖譜，并作為封面故事刊登于《自然—遺傳學(xué)》雜志。
“這是世界上首次大規(guī)模獲得野生和栽培大豆群體基因組數(shù)據(jù)。”華大基因研究院徐訊博士告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者。
精確的大豆基因組序列圖譜和其全基因組大規(guī)模遺傳多態(tài)性分析，為大豆遺傳性狀的鑒定提供了便利，而有關(guān)其他物種基因組的研究也不遑多讓。
最牽動(dòng)國(guó)人神經(jīng)的基因組圖譜繪制，莫過于國(guó)寶大熊貓。
由深圳華大基因研究院、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所、成都大熊貓繁育研究基地和中國(guó)保護(hù)大熊貓研究中心等單位共同完成的《大熊貓基因組測(cè)序和組裝》，于1月21日以封面故事形式在國(guó)際權(quán)威雜志《自然》上發(fā)表，并獲評(píng)2010年中國(guó)十大科技進(jìn)展。
該項(xiàng)研究表明，大熊貓有21對(duì)染色體和2.4億對(duì)堿基，包含基因2萬多個(gè)，并且其基因組仍然具備很高的雜合率。“這同時(shí)也標(biāo)志著基于短序列的基因組測(cè)序、拼接和組裝技術(shù)獲得了重大突破。”徐訊指出。或許，這項(xiàng)研究進(jìn)展將讓人類更早地知道大熊貓的“黑眼圈”之謎。
此外，在過去的12個(gè)月里，先后有包括中國(guó)在內(nèi)的多國(guó)研究人員在《自然》《科學(xué)》等雜志上報(bào)告完成了蘋果、青蒿、黃瓜、寄生性金小蜂、螞蟻、蚜蟲、珍珠鳥等多個(gè)重要物種的基因組圖譜。
今后，基因組測(cè)序規(guī)模將越來越大。記者從華大基因研究院獲知，僅僅2011年，就可能有土豆、綿羊、牦牛、幾種鳥類等多項(xiàng)物種的基因組圖譜陸續(xù)繪制完成。
基因組科學(xué)揭示人類變遷
本文開頭提到的“利用曹姓DNA鑒定曹操頭骨”并非國(guó)人專利。據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，比利時(shí)學(xué)者曾對(duì)希特勒家族的39位親屬進(jìn)行DNA檢測(cè)，來證明希特勒的族裔。
這些工作的開展，借助的正是“基因留有祖先深刻烙印”這一事實(shí)。
而以基因?yàn)檠芯磕康幕蚪M科學(xué)，恰恰使描述人類及動(dòng)物變遷等地理基因組學(xué)和人類學(xué)研究成為可能。
2010年，世界各地的科研人員在該方面研究均有較大進(jìn)展，我國(guó)科學(xué)家的研究也同樣呈現(xiàn)多點(diǎn)開花局面。
2009年12月15日，美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》刊載的中國(guó)科學(xué)院院士、中科院昆明動(dòng)物研究所研究員張亞平等人的文章稱，通過對(duì)680份藏族人群線粒體DNA樣本分析表明，現(xiàn)代藏族人的絕大部分母系遺傳組分，可能追溯至新石器時(shí)期以來遷入青藏高原的中國(guó)北方人群。
2010年，來自復(fù)旦大學(xué)的研究人員也對(duì)**地區(qū)居民進(jìn)行了“基因普查”。研究人員推測(cè)，**居民可能最早來自北亞人群，接近蒙古和貝加爾湖區(qū)域等地區(qū)的北方人群。而國(guó)家計(jì)劃生育研究所和北京基因組研究所的最新研究結(jié)果則進(jìn)一步揭示，藏族先民可能是經(jīng)橫斷山脈向上游遷徙，最后抵達(dá)青藏高原。
發(fā)現(xiàn)還不止于此。同樣是2010年，華大基因研究院對(duì)我國(guó)藏族、漢族人群常染色體EPAS1基因進(jìn)行分析，研究結(jié)果刊于美國(guó)《科學(xué)》雜志。這項(xiàng)研究初步推測(cè)出該基因在青藏高原世居藏族人和平原漢族人中出現(xiàn)分離的年代。
除了在藏族人類學(xué)領(lǐng)域取得了重要成就，科學(xué)家在2010年仍大有收獲。如果佐以社會(huì)學(xué)的相關(guān)研究，基因組科學(xué)或?qū)⒃谌祟悓W(xué)研究領(lǐng)域獲得更大的空間。
另一項(xiàng)關(guān)于古人類的基因組學(xué)研究更在2010年震驚世界，并同時(shí)位列多個(gè)不同機(jī)構(gòu)評(píng)選的世界十大科學(xué)性聞。
2010年5月6日，多家國(guó)際著名機(jī)構(gòu)在《科學(xué)》雜志上發(fā)文表示，研究人員通過DNA兩輪靶向序列捕獲的測(cè)序新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了分別對(duì)3個(gè)古代尼安德特人頭骨化石片段DNA的測(cè)序。
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