生物学“登月计划”地球生物基因组计划用GoaT管190万物种基因组

• 目标：十年内测序所有真核生物！
• 本文来源于海潮天下（Marine Biodiversity）
  

关键信息导读：

GenomesonaTree(GoaT)是地球生物基因组计划（EBP）的核心协作和数据管理工具，由惠康桑格研究所开发，旨在作为一个强大的搜索引擎和数据门户。它通过索引所有已命名的真核生物物种的公开基因组元数据（如基因组大小、测序状态），并将这些信息与系统发育树结构关联起来，从而能够通过推算来填补数据空白。GoaT的关键作用在于，它为EBP旗下全球分散的测序项目提供了实时的进度追踪、目标规划和质量控制的统一平台，确保这项宏大的“生命编目”工作能够高效、协调且系统地进行。

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▲上图：地球生物基因组计划（EBP）的宏伟目标。图源：EBP

地球生物基因组计划（EBP）被誉为生物学的“登月计划”，其目标相当宏伟：要在十年左右的时间里，把地球上已知的近190万种真核生物的基因组全都测一遍，编目并解析出来。这项工作，是为了给理解、利用和保护全球生物多样性打下最扎实的基因组学基础，毕竟，人类现在对地球生命的遗传密码知之甚少。

想完成这样大规模的全球协作，真正的难点并不完全是测序技术，而在于管理和协调。全球有数十个专注于特定地区或特定物种的项目都在EBP旗下同步推进，怎么确保大家不重复劳动、进度如何追踪，成了整个计划的核心挑战。

为了解决这个问题，EBP引入了一项关键的幕后工具：Genomes on a Tree（GoaT）。

上图：GoaT数据管理流程示意图

▲上图：GoaT数据管理流程示意图。该流程分为两个主要阶段：（A）从多个来源和格式中检索分类群（Taxon）和基因组组装（Assembly）的元数据；（B）对检索到的元数据进行标准化处理，统一转化为表格格式并准备导入规范文件。在准备过程中，核心工作包括对数据值进行规范化处理、翻译属性术语、将列映射到GoaT已有的属性，以及定义缺失值估算的传播方法，确保所有数据都能够被系统有效索引和追踪。图源：Challis R et al. （2023）

GoaT由惠康桑格研究所的“生命之树”项目团队开发，本质上是一个强大的数据聚合器、一个门户。它的主要职责就是把所有跟基因组有关的元数据、测序计划和项目状态都索引并搜索出来。

这个系统厉害的地方在于，它不只是简单记录已经测好的数据。GoaT基于Elasticsearch数据库，将所有公开的基因组元数据都和物种的分类树（Tree of Life）挂钩。它甚至能利用物种间的进化关系，对那些缺乏直接测量数据的物种（比如基因组大小）进行估算和推算。这么一来，GoaT就成了一个可以为生命树进行规划和预测的分析引擎。目前，GoaT追踪着近150万真核生物物种的几十项分类和基因组装配属性。

摄影 ©Linda Wong | 海潮天下（Marine Biodiversity）

GoaT最直观的价值，体现在它能实时展现EBP的贡献。通过它，我们可以清晰看到“EBP伞形项目”（BioProject PRJNA533106）在各个分类等级上的测序进展。数据显示，EBP网络已经为从属到纲、目、科、属、种等多个层次的数千个分类单元生成了基因组组装。

再看看最新的进度，EBP在2025年持续发力。数据显示，截至当年8月，EBP附属项目在物种级别上的每月产出是稳定且高效的，高峰期单月完成了超过800个物种的组装。虽然这些成果的组装质量（从初级的contig到最终的chromosome级别）不尽相同，但整个计划在科（family）这一分类级别上的产出也保持着每月50个左右的稳定速度。

©海潮天下（Marine Biodiversity）

读而思

【思考题】学而时习之

Q1、数据的“灯塔”能否照亮“黑暗物种”？上面讲到，GoaT通过索引现有数据和系统发育推算来估算物种的基因组信息，但，它如何确保这些间接推算结果在多大程度上具备实际科学准确性？尤其是对于那些缺乏近亲参考、生态和地理信息稀缺的“黑暗物种”（Dark Taxa），GoaT的建模能力是否可能导致固化过去的认知偏差、而非真正填补知识空白呢？

Q2、从伦理角度讲，GoaT如何确保数据来源的公平性？GoaT作为全球协调中心，加速了基因组测序的进程，但大量生物样本和物种多样性，主要还是集中在“全球南方”国家。那么，GoaT在追踪项目进度的同时，是否设立了足够的机制，来确保数据和样本的获取过程完全遵循惠益分享和原住民的“事先知情同意”原则（FPIC）、防止基因组资源流向少数富有国家或商业机构，从而加剧科研资源的分配不公？你怎么看？

Q3、GoaT设定了高标准的基因组组装质量（如染色体级别），以确保数据的长期价值。那么，GoaT的高质量要求是否会限制多样性？这种追求“高质量”的统一标准，有没有可能在无形中，挤压那些资源有限、但拥有独特物种的项目或实验室的生存空间？

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编译 | 王芊佳

日期 | 2025年11月

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