原標題：DNA雙螺旋結構發現70周年、人類基因組計劃完成20周年

2023年，基因組學革命“狂飆”到了哪一步？

2023年4月25日是DNA雙螺旋結構發現70周年紀念日。70年前科學家的這一發現，將生物學研究帶入分子時代。攜帶著生命遺傳信息的DNA，以如是美妙的姿態，于納米級的空間內，傳遞著生物世界變化萬端、生生不息的奧秘。

對生命科學史而言，2023年還別具意義——80年前，諾貝爾物理學獎獲得者埃爾溫·薛定諤發表《生命是什么》演講，吸引了一大批物理學家投身生命科學；20年前，美、英、日、法、德、中6國科學家歷經多年努力，共同繪制完成人類基因組序列圖，也“繪制”出生命科學史上的一座里程碑。

80年、70年、20年過去，如今，基因組學革命“狂飆”到了哪一步？中國相關領域在世界格局中又處于怎樣的位置？“解碼生命”的意義何在，又會帶來哪些產業風口？新華每日電訊記者就諸多熱點話題，與多位權威專家學者展開對話。

“生命的奧秘比我們想象的更復雜，但我們摸索到一條路了”

如果沒有遺傳研究的發展和成熟的基因分析技術，人類不會想到，大象和鼴鼠是一家，鯨和河馬是近親，兔子與人類的親緣關系比兔子與老鼠的要密切得多，而人類與黑猩猩的基因差異只有1.6%。

生命，在這顆星球的天空、海洋、沙漠、森林處處綻放，而人類對其奧秘的認識，尚如一個孩童剛剛睜開看世界的眼眸。

記者：DNA雙螺旋結構發現、人類基因組計劃完成，這些標志性事件有著怎樣的意義？

賀林（中國科學院院士）：這些事件對人類和科學界的影響和價值可以說是劃時代的。

以70年前DNA雙螺旋結構的提出為例，它實質性地啟動了分子生物學時代，使遺傳研究深入到分子層面去“解碼生命”。自此，人們清楚了解了遺傳信息的構成和傳遞途徑。在以后的70年里，以分子遺傳學為首的各學科如雨后春筍般出現，一個又一個生命的奧秘從分子角度得到了清晰闡明，并且大大推動了DNA重組技術，開拓了生物工程領域的研究和應用。

楊煥明（中國科學院院士）：大約20年前，我拿到人類基因組草圖時真的很高興，因為這是歷史性進步，它揭開了人類很多奧秘，是全人類的共同遺產和共同財富。

同時，在草圖面前，我也更加明白我們對生物的理解是多么膚淺，我們站在前人的肩膀上、站在新的起點上，看到前方有更遼闊的世界、更多的岔路口，生命的奧秘比我們想象的更復雜，但我們摸索到一條路了。

尹燁（華大集團CEO）：人類基因組計劃和曼哈頓原子彈計劃、阿波羅登月計劃，并稱為20世紀的三大科學工程。這三大科學工程促進了物理和生命科學發展的范式轉變，即從原來的以個人興趣和假說為導向的小科學運作模式，轉向了以大數據和平臺為導向的大科學工程模式。

人類基因組計劃的成功，使人類第一次得到了自身全基因組結構和序列的完整訊息，使得大量的基因研究有了“導航儀”。

　　“一個人類基因組測序的成本，從20年前的30多億美元，降到今天的100美元”

人類基因組計劃1985年提出、1990年正式啟動，開始時由美、英、法、德、日5個發達國家參與。1997年11月，出席中國遺傳學會青年遺傳學工作者討論會的汪建、于軍、顧軍、賀福初、賀林、曾益新、顧東風、楊煥明等中青年遺傳學家們，齊聚湖南張家界，在數天的會議中堅定了一顆雄心：爭取拿到1%的測序任務，趕上人類基因組計劃的末班車。

張家界的三千奇峰泰然屹立，八百秀水如常流淌，但其間醞釀的這個夢想和之后的各方努力，促成中國成為這一關乎人類的宏偉計劃里發展中國家的唯一代表。6國科學家共同努力完成壯舉，并構建出“共有、共為、共享”的人類基因組精神，為后續基因科學的發展奠定了核心基石。

而張家界的奇峰秀水，本身就是生物基因的寶庫，中國也是生物多樣性最豐富的國家之一。在“1%”項目的推動下，國內對家禽、家畜、農作物和真菌、細菌、病毒、寄生蟲，以及其他資源生物基因組的測序快箭上弦、萬箭齊發。

記者：DNA里蘊藏著怎樣的秘密？時至今日，中國基因組學的研究情況發生了怎樣的變化？

賀林：DNA能夠精確地自我復制，使親代與子代間保持遺傳的連續性；能夠指導蛋白質合成，控制新陳代謝過程和性狀發育；在特定條件下，能夠產生可遺傳的變異。它是解碼生命的開始。

與20年前相比，中國在基因組學研究領域的國際地位明顯提升，與世界同行競爭的能力增強不少。但這是一個你追我趕的領域，任何“領先”都是沒有絕對保障的。另外，基因產業在我國發展迅速，產生的經濟效益也相當可觀。

賀福初（中國科學院院士）：人類基因組計劃最大的貢獻在于推動核酸測序能力的“超摩爾定律”增長，進而催生了基因組學驅動的生物醫學研究范式變革。時至今日，基因組學已邁入“成熟期”。

其他生命組學方面，蛋白質組學仍有“成長的煩惱”，代謝組學“方興未艾”。因此，我們雖已進入基因組時代，但仍呼喚多組學或生命組學時代的到來。

徐訊（深圳華大生命科學研究院院長）：一個人類基因組測序的成本，從20年前的30多億美元，降到今天的100美元，成本下降了7個數量級；而時間上，從數年到一天完成，技術的發展讓基因組測序越來越容易。

在世界范圍看待中國近20年在基因組學領域的發展歷程，可以說是從參與到同步。在部分領域，我國已實現自主可控，比如測序儀，并且我國測序儀在通量、精度、性價比上全球領先，獲得了全球認可。但單分子長片段測序儀等還需要進一步追趕。

同時也需看到，目前，我國用于蛋白質組檢測的高端質譜、用于蛋白質結構解析的冷凍電鏡、大多數生命科學的關鍵試劑盒尚需依賴進口。我們亟待進一步打好生命科學的“地基”，推動高端科研設備、源頭核心工具進一步自主可控，推動國產設備不斷迭代，不斷攻克關鍵核心技術。

基因組學行業三大風口

業界形成共識，基因組學行業有三大風口：精準醫學、未來農業、生物制造。

按目前的醫學技術，我們能檢測出7000多種基因病變，但能診斷的不足300種，精準醫學還有巨大的發展空間；通過改良土壤里微生物的基因，沙漠里也有望長出水稻；生物制造在醫學、藥物、農業、材料、環境和能源等領域具有廣闊的應用前景……

記者：一系列基因組學計劃的實施，以及蛋白質組、轉錄組等的發展，給醫學、農業、能源等各個領域帶來了怎樣的變化？

賀福初：人類基因組計劃及后續基因組研究成功催生了“精準醫學”概念，開啟了個性化醫療的臨床實踐。但僅憑基因組學難以真正普及“精準醫學”，針對此難題，中國科學家另辟蹊徑，發展出蛋白質組學驅動的精準醫學。

例如，我所在的實驗室通過對肝細胞肝癌患者樣本蛋白質組的大數據分析，可將同一病理分型的腫瘤進一步分為三個分子亞型，且亞型的分類與預后密切相關，目前正在進行后續轉化研究，以期讓更多肝細胞肝癌患者受益。

徐訊：精準醫學本質上是通過以基因組為核心的多組學技術，對大樣本人群與疾病進行生物標志物的分析、鑒定、驗證與應用，從而精確找到疾病的原因和治療的靶點，實現個性化精準治療，提高疾病診治與預防的效益。

在未來農業方面，通過基因組進行定制化精準育種，可適應不同種植環境、農業不同產品的需求。

在生物制造方面，通過合成生物學等基因組讀寫技術，可以生物發酵等方式實現材料、關鍵藥物成分、能源等生產制造。

吳麗文（湖南省兒童醫院神經內科學科帶頭人、醫生）：作為一名臨床醫生，我感到基因組學發展非常快，很多現在能診斷的疑難病，放在十幾年前，就診斷不出來，甚至會誤診。

我接診過一個8歲的女孩，運動發育落后，走路、跑步、爬樓功能都很弱，后來發展到要靠人背著去上學。她早上起床后或午后狀況要好一些，呈現出波動性，我們考慮她屬于先天性肌無力綜合征，而不是重癥肌無力疾病，于是有針對性地給她做了基因檢查。結果查出就是基因突變帶來的波動性肌無力，而以目前的醫療水平，對這種病癥已有非常好的治療方案，她現在能走能跑能跳，已經過上正常生活。

近些年基因組學的快速發展，也與儀器機械、材料科學的整體進步分不開。基礎科研的腳步要走在臨床科研之前，臨床實踐再反哺技術迭代。精準醫學只要有一個點突破了，就能解決很多家庭天大的難題。

尹燁：據測算，人類基因組計劃帶來的投入產出比是巨大的，38億美元投入帶來了數千億美元的回報。并且該技術的高速發展，帶來了物理、化學、數學和信息技術的快速協同發展，并在精準醫學、公共衛生、現代農業、能源環保以及生物多樣性領域帶來全面突破。

醫學上，最具標志性的應用當屬無創產前基因檢測，通過孕婦的外周血即可檢出胎兒的染色體結構異常，從而避免了包括唐氏綜合征在內的大量出生缺陷的發生，讓無數家庭告別“基因悲劇”。

農業上，人類基因組計劃草圖完成后，大量重要作物的基因組開始不斷解密。對中國最具代表性的，當屬水稻。我們在國際上率先完成了水稻基因組框架圖和精細圖，奠定了在亞洲基因組學的地位。2018年，經中國科研團隊積極爭取，《自然》雜志同意水稻的兩大栽培系命名不應為“japanica”和“indica”，而改為“geng(粳)”“xian(秈)”。 （記者王若辰、張格）