“人类基因组计划”的完成标志着人类对于生命现象和过程的认识进入了以规模化技术为主线的、以发现为导向的信息密集型阶段。在这一新的阶段里,生命科学从以前的以微观为出发点、以单一生物学命题为目标的研究方式转向以获取物种基本生物学信息(数字化)为出发点,以生命现象与生物功能在物种进化构架里的演绎(宏观化)为思路、以学科前沿技术为先导(规模化)、以信息、学科和技术的不断整合为基础(系统化)的大科学理念。这一转变不仅标志着生命科学新时代的到来,而且也导致了一个又一个重大的科学发展和进展。中国科学院北京基因组研究所在国际合作的框架下参与和主持完成的原鸡基因组和家鸡基因组多态性研究并于12月9日发表在《自然》杂志上以主题科学论文的形式发表,就是这样一个具体的实例。
这一科学成果无论对基础科学研究还是实际应用意义都非常深远。地球上的高等脊椎动物(或称温血动物)只包括我们人类在内的哺乳动物和鸟类两大类群。人类生物学的系统性科学研究除了针对以人为对象的命题外,更需要借助模式生物来进行科学实验。鸡是发育生物学、肿瘤生物学、免疫学、病毒学等重要学科的主要模式生物之一。而且基因组学的发展在模式生物研究的方法和范围上都已经超出过去以实验室研究为主体的定义。比如,继完成人类基因组计划之后,美国国立卫生研究院和国立人类基因组研究所目前的研究计划中已经列入的模式生物已有70种之多,其中大部分不是常规的实验研究物种。其范围之广泛是空前的。其中55个物种的基因组计划已经完成或开始启动,其余将在近期实施(参见
http://www.genome.gov/10002154,)。除人类外,这些模式生物包括已经完成基因组测序的黑猩猩、小鼠、大鼠和河豚鱼等,还包括猕猴、猪、牛、狗、兔、荷兰猪、大象、小袋鼠、负鼠、鸭嘴兽、九带犰狳、刺猬、刺头猬、香鼠、鸡、斑马鱼、三刺鱼、文昌鱼、八目鳗、蜗牛、海鞘、海胆、蜜蜂、甲虫、珊瑚虫、淡水纤毛虫、旋毛虫、十几种果蝇、数种线虫、30余种真菌等。这些重要代表物种不仅涵盖了生命进化过程中的各个主要环节,也包括了与人类生物医学研究相关的几乎所有物种。而且这个物种表还在不断增加新的内容,各个计划完成的时间也在不断加快。我国科学家以加入“人类基因组计划”为起点,独立启动和阶段性地完成了“中国杂交水稻基因组计划”和“家蚕基因组计划”等重要经济物种的基因组学研究,建立了规模化基因组学研究平台,组建了具有国际竞争力的研究团队。我国科学家还参与了“国际人类基因组单倍体型图”计划,承担了其中10%的工作,并正在酝酿启动中华民族群体多态性的研究。
北京基因组研究所暨华大基因研究中心根据中国科学院、科技部、国家自然基金委员会等国家部门的规划精神,在通过最广泛程度地参与国际科学合作研究,继续保持我国在基因组科学等领域的国际领先地位的同时,也努力寻求与国家科学事业发展和经济建设相关的重要科研课题;同时通过积极推动与中国农业大学等研究机构的合作,使基础、前沿学科和应用、生产环节能够紧密结合,充分发挥出科学技术作为第一生产力的作用。家鸡基因组多态性的研究正是在这样一个大环境下的一个重要科学命题。该研究所还将继续推动农业相关物种的(如猪、鸡、家蚕、水稻、大豆、土豆、油菜等),重要海洋、水生物种的(如鱼、虾、贝类、藻类等),以及与环境和能源相关生物的基因组的基础与应用研究,实质性地推动科学技术的发展(如水稻、鸡的生物学和遗传育种研究等)和科学技术成果的应用。
国际鸡基因组计划提出与完成情况简介
鉴于鸡对于基础科学与应用科学研究的重要性,我国科学家(于军等)于1999年就提出了要进行鸡基因组研究的设想。由于经费筹措不足,在2001年又提出了借助国际合作途径来完成这一项目的思路(杨焕明、于军、汪建、刘斌等)并在科技部徐冠华部长的直接支持下与英国科技部、BBSRC、Wellcome Trust进行了实质性的协商。2002年美国华盛顿大学得到美国国立卫生研究院(NIH)的资助启动了红原鸡基因组测序计划。在2003年3月于英国剑桥举行的国际协调会议上我国科学家不失时机地提出了同步进行家鸡基因组研究的设想并且得到了与会科学家的一致支持,这项研究体现了鸡基因组从基础性到应用性研究的连续性和科学研究的完整性。