基因“全职猎人” 叶田田

“叶子的‘叶’，田野的‘田’，两个‘田’都是。”

叶田田的自我介绍很简短。契合大众对于理科生的一般想象，她留着一头短发，穿着格子衫，脸上时常露出腼腆、温和的微笑。

她说，自己的工作很简单，基本是对着计算机和数据，像猎人一样从十几亿个DNA碱基对中寻找到优良性状相关的基因。

正如她的名字所携带的意象，这些单调、重复的数据又生长出无限的生命力，编织着生命的“基因密码”。

2022年6月14日，浙江第十家省实验室湘湖实验室在杭州萧山成立。一年后，叶田田从美国学成归来，加入了湘湖实验室淡水水产核心种源创制团队。她说，自己想为家乡的水产行业和国内的生物基因工作，开发、验证好的工具和方法。

“90后”科研团队

攻破卡脖子技术

被聘为湘湖实验室首席专家之前，顾志敏在浙江省淡水水产研究所工作了38年，当了12年的所长，研究方向一直围绕着新品种开发、健康养殖等方面。

谈到叶田田，他不吝赞美：“她很厉害！之前在浙江大学竺可桢求是班就读，又到哈佛大学完成了本科毕业论文，之后在加州大学河滨分校完成计算机硕士和生物信息学博士学位。我们很需要这样的人才！”

加州大学河滨分校，位于南加州的洛杉矶以东，以杰出的农学研究闻名全球。在读博期间，叶田田专攻生物信息的数据分析，分析的对象有很多，人类、小鼠、拟南芥、酵母等等。

不过，她最想要“捕猎”的基因之一，藏在老家湖州的罗氏沼虾里。带着“能不能回国做点事”的想法，去年7月她回到国内。就在她拿到湘湖实验室聘书的一周后，谷歌向她抛来了橄榄枝。

罗氏沼虾 图片来源：湘湖实验室微信公众号

和叶田田差不多时间加入湘湖实验室的还有一批90后科研人才。“团队包含1名科研骨干，3名优秀青年，5名博士后，靠他们挑大梁。”顾志敏说。

除了和数据打交道，担任副研究员的叶田田，博士后揭育鹍负责采集样本，对罗氏沼虾进行抗病研究；副研究员严军军负责基因编辑，刘翠专攻饲料营养。

“他们的研究方向涉及整个产业链，意味着新品种出来以后，马上就可以应用。”顾志敏介绍，这个团队研发出的罗氏沼虾、红鳌鳌虾等两种液相基因芯片，在全球范围内都属首次，也顺道打破了国外卡脖子的技术，“借助新的液相基因芯片，水产新品种培育时间能缩短一半，效率提升40%以上。”

罗氏沼虾100K cGPS高精度液相育种基因芯片 图片来源：湘湖实验室微信公众号

在数以亿计的碱基对里

解开“基因密码”

生物的性状主要是由基因决定的，了解了基因就等于找到了深入了解并且改造生物的一把钥匙。最被大家熟知的，是1990年开启的人类基因组计划。

鱼类、虾类也是如此。水产品的育种，关键在基因。只不过，基因测序还只是“第一步”。罗氏沼虾有30多亿碱基对，鳜鱼有7亿多碱基对。从大量基因中初步筛选出来的相关性基因，依旧是个不小的数字，如何进行进一步精准定位？

这就轮到叶田田出场了。她的日常工作就是建立数据模型，用计算机进一步解开一段段“基因密码”，将相关性基因准确地挖掘、定位出来。

“我们通过建立数据模型，进行基因检测分析。比如说，通过分析，我们检测到长得高大的个体中，有几个基因出现频率比较高，就可以认为这几个基因跟生长性能相关。”她说。

精准定位特定基因后，就可以根据育种目标，利用基因编辑技术，“敲掉”或者“植入”相关的基因片段，改良品种。

说起来似乎比较简单，但想要精准捕捉到特定基因通常要花费数以月计甚至年计的时间。“难点在于水产基因组的重复序列相对较多，尤其是虾类，一整套基因组上可能有很多片段是重复的，对于测序拼装会有很大的挑战和困难。”叶田田说。

即便如此，这种被称为“全基因育种”的方式正在取代周期更长，不确定性更强的传统育种。就好像用“高铁”逐步取代“蒸汽机”。

因此，像叶田田这样能掌握基因挖掘精准定位技术的人才，无论是在水产领域还是其他养殖领域，都非常欠缺。

基因育种的成果

已经摆在了大家的餐桌上

在顾志敏看来，如果不去开发新一代育种技术，仅靠捕捞野生资源，一是满足不了大众的消费需求，二是会对天然资源产生极大影响。

举个江浙人普遍能有感知的例子：这两年，育种技术的提升直接反应在你我的餐桌上。翘嘴鲌，又名太湖白鱼、银刀，是一种生活在太湖的淡水鱼类，因肉质细腻肥美，有着“天下第一鲜”的美誉。

这道百姓桌上的珍馐，野生价格在每斤二三十元。通过人工繁育，价格降到每斤十元左右。

现在，通过基因芯片技术把天然中携带优良性状的基因提取出来，再结合人工繁育苗种、人工养殖、人工配合饲养，就能形成一个产业。

除了工作时间，叶田田会花大量的时间读文献，“我们需要了解国际上最新的算法和发展，包括现在用人工智能去做基因组相关的内容，发展速度非常快，我们也必须跟进这些发展。”

在她看来，人工智能对自然语言的处理，与人的对话这方面的发展已经非常领先，但对基因组还处于探索应用的方向。“基因组和人类语言差别是很大的，所以不能照搬来用，但我们希望利用大模型和人工智能，进行基因组算法的训练。”

她期待，有一天能实现对基因功能的预测，通过一个片段，预测它的功能；包括在基因编辑方向，用大模型判断靶标与基因编辑酶结合、编辑的效率，以此更好、更快地筛选合适的靶标。

“好奇心强，想要探索未知，所以才来搞科研嘛！”从人类、小鼠的研究，转向相对冷门的水产，叶田田依旧充满热情。在她看来，水产学科方向，研究人相对较少，未知更多，也更具挑战性，国内发展也是领先于国际的，反而能取得更大的成就。

“对于咱们中国人来说，水产也是一个很大的食物来源，我们很重视水产，所以我觉得反而能在这方面另辟蹊径，做一些好的、重要的、有影响力的工作，为水产学科进一步验证和开发好的工具和方法。”

文 | 邵婷

摄影 | 陈中秋

海报 | 李前芳