1990年,一项被誉为生命科学领域“登月计划”的工程正式启动 。
由美、中、英、日、法、德等多国科学家合作,旨在测定人类染色体中30亿个碱基对的序列。
这项宏伟蓝图为21世纪的精准医疗、生物科技产业和伦理讨论奠定了生物学逻辑。
1️⃣ 来自核武时代的遗产
人类基因组计划最初并不是纯粹由医学需求推动的。
它的早期推动力量之一,来自美国能源部。
因为二战时期,美国制造原子弹的“曼哈顿计划”产生了大量核辐射研究需求。
科学家发现:辐射会导致DNA损伤。
于是,美国能源部开始关注:
“如果我们能知道人类DNA的完整结构,是不是就能理解辐射如何影响生命?”
1980年代,美国能源部逐渐提出,是否可以建立一个完整的人类基因数据库?
这成为后来人类基因组计划的重要思想来源。
2️⃣ 从幻想到现实
1985年,美国能源部在圣克鲁兹召开会议。
会上,科学家首次认真讨论:是否可能测定整个人类基因组?
当时很多科学家认为不现实。
因为,1985年的DNA测序技术,一次只能读取几百个碱基。
而人类基因组约30亿个碱基。
两者差距巨大。
但随着技术进步,美国还是在1990年启动了人类基因组计划。
预算30亿美元,计划周期15年。
参与国家包括美、英、日、法、德、中等。其中,中国在1999年正式加入国际合作。
3️⃣ 意料之外的竞争者
人类基因组计划最大的戏剧性,来自一个名叫Craig Venter的科学家。
1990年代末,他创办公司Celera Genomics,提出用更快的方法完成基因组测序。
这引发了公共科学联盟 vs 商业公司之间的竞争。
传统计划采用“分段测序,再拼接”的方式,类似把一本巨著拆成几百万页,分别扫描,再组合。
而Venter采用“全基因组鸟枪法”,类似把整本书撕碎,然后利用计算机重新排序,效率极高。
双方进入竞速状态。
2000年6月26日,美国总统克林顿宣布:人类基因组草图完成。
而公共科学联盟和商业公司负责人同时现身,双方共同宣布了人类的胜利。
最终,在2003年4月14日,国际人类基因组计划宣布完成。
4️⃣ 人类基因数量远少于预期
在基因组计划之前,很多科学家猜测:人类可能拥有10万个基因。
因为“人类这么复杂,基因一定很多。”
但结果人类蛋白编码基因大约只有约2万个,比一些简单生物多不了多少。
这带来一个巨大的认知变化,人类的复杂性,不取决于基因数量。
我们与其他生命共享大量基因,所谓“人与其他物种之间的差异”只占极小部分。
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