题目：All eukaryotes great and small
作者：Michael Gross
期刊：Current Biology
发表日期：2025年10月20日
原文地址： https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.09.077
地球生物基因组计划旨在解码所有已命名真核生物的基因组，目前正准备进入第二阶段。得益于技术的不断进步，该计划迄今为止在预算范围内取得了超出预期的成果。下一阶段的一个关键目标是在地球生物多样性最丰富的南半球地区开展能力建设。迈克尔·格罗斯报道。
迈克尔·格罗斯是一位驻牛津的科学作家。您可以通过他的个人主页 www.michaelgross.co.uk 联系他。
二十五年前，人类基因组计划即将发布人类DNA的首份草图。不久之后，取代经典桑格法的全新技术的发展，将测序成本降低了多个数量级，开启了一个几乎任何生物都可以进行测序的新时代，即使是像尼安德特人和丹尼索瓦人这样已经灭绝了三万年的物种。多项基因组研究也以惊人的细节揭示了人类群体的迁徙背景。
然而，就非人类物种而言，本世纪前二十年的测序工作未能充分反映全球生物多样性和保护关切。截至2017年底，在科学命名和分类的超过150万个物种中，只有约2500个真核生物完成了基因组测序，其中2.3万个根据世界自然保护联盟红色名录被列为濒危物种。
基于这些数据，人们担心正在进行的测序工作永远无法对全球生物多样性做出有意义的描述，甚至可能被物种灭绝的速度所超越。因此，来自中国华大基因、英国桑格研究所以及美国贝勒医学院、加州大学戴维斯分校基因组中心和洛克菲勒大学等主要机构的基因组专家团队于2018年启动了地球生物基因组计划（EBP），并制定了为期十年的路线图，旨在对所有已知的真核生物进行测序。预计该计划的时间表将与人类基因组计划相似，且成本将低于之前的计划。
该项目以网络化的形式组织，整合了多个项目，例如旨在对1469种已知蝙蝠物种进行测序的Bat1K项目（https://bat1k.com/）、旨在对英国和爱尔兰现存的7万种蝙蝠物种进行测序的达尔文生命之树项目（https://www.darwintreeoflife.org/）以及万种植物（10KP）计划。原生生物由眼虫国际网络（https://euglenanetwork.org/）代表。为了超越这些现有努力，该项目鼓励启动和加入以区域或主题为重点的新基因组项目。例如，智利千人基因组计划旨在对该国1000名人类和1000个其他物种进行测序。其他附属组织包括澳大利亚濒危物种倡议（https://threatenedspeciesinitiative.com）和水生共生基因组计划（https://www.aquaticsymbiosisgenomics.org/）。
测序工作于 2021 年开始认真进行，目前该项目第一阶段已获得全额资助并有望完成，第二阶段的规划和一些重大的扩大工作也已开始。
扩大规模
2025年9月，由英国剑桥大学威康桑格研究所的Mark Blaxter和美国亚利桑那州立大学坦佩分校的Harris Lewin主持的联盟发表了一篇论文，宣布了完成I期研究并即将启动II期研究的修订目标和策略。该论文同时发布了一场网络研讨会，会议录像将在文章中心（https://tinyurl.com/398xe785）上发布。
第一阶段最初计划对涵盖大多数分类科的10,000个物种进行测序。截至9月18日，其中4,000多个已经完成测序。与原计划相比，该联盟现在的目标是对所有基因组进行参考标准测序，而这种高质量水平此前仅针对特定物种进行。
目前，完成第一阶段研究所需的资金和样本均已到位，因此仅剩下另外6000个物种的测序和后续数据分析工作尚未完成。迄今为止，该项目的高质量基因组序列产量每两年翻一番。第二阶段和第三阶段的研究将需要将产能再提高十倍。
第二阶段的目标是收集并生物库化30万个物种样本，涵盖所有通过合理努力即可获取的属。可以理解的是，一些来自深海或其他极其偏远栖息地的属可能仍会遗漏。在这些收集到的物种中，15万个应在第二阶段的四年内完成测序，其余的则作为第三阶段的起点。
第二阶段预计成本为11亿美元。根据哈里斯·列文在网络研讨会上的介绍，整个项目的总成本估算已下调8亿美元，降至39亿美元。经通胀调整后，这比人类基因组计划或詹姆斯·韦伯太空望远镜的成本更低。
第二阶段的挑战将不仅仅是测序和数据处理所需的能力。研究总是偏向于更显眼的物种，因此那些更常见、体型更大、更容易找到的物种很可能在科学文献中得到更好的体现，而且可能已经拥有基因组序列。
为了将研究范围扩大到生物多样性的真正广度，正如马克·巴克斯特在网络研讨会上所解释的那样，研究人员必须与分类学家和当地社区合作，找到那些不太显眼的物种。事实上，世界生物多样性热点地区往往位于热带地区，因此也位于全球南方国家，而这些国家目前仍然缺乏开展此类大规模研究项目的基础设施。
该联盟旨在提高在生物多样性发现地附近进行测序的能力，让当地居民更多地参与与其自然环境直接相关的研究。这样，附带效益也能惠及当地经济，并更直接地支持区域保护工作。
一个可能有助于将基因组研究带到缺乏基础设施的地区的想法是“箱式基因组实验室”：将一个完整的测序实验室及其太阳能供电装置装入一个集装箱中。该联盟估计，25到50个这样的“箱式实验室”可以运往世界各地，为第二阶段的测序工作做出重大贡献。部署这些实验室的一个主要目标区域将是热带非洲。
非洲基因组
非洲生物基因组计划（AfricaBP）于2021年启动，其试点项目旨在对2500个非洲本土物种进行测序，其中包括来自南部非洲的博伊尔喙盲蛇（Rhinotyphlops boylei）和来自尼日利亚的红树（Rhizophora mangle）。该项目着眼于生物经济投资所能带来的经济效益。
英国欣克斯顿欧洲生物信息研究所的ThankGod Echezona Ebenezer及其同事在文章开头就提出了该项目的主张，即“在非洲大陆建立一个重要的基因组学资源库，以帮助育种者和保护主义者”（《自然》（2022）603，388-392）。作者指出，非洲经常被“排除在全球基因组学研究之外”，例如人类基因组计划：“自该项目启动以来的二十年里，分析的基因组中只有不到2%来自非洲个体，尽管非洲拥有比其他任何大陆都更丰富的人类遗传多样性。”
他们还强调，即使是作为区域主食的农作物和野生动物物种，尽管它们对粮食安全至关重要，也仍未进行测序。例如，西非的非洲沉睡鱼（Bostrychus africanus）、尼日利亚的西瓜南瓜（Telfairia occidentalis）以及原产于南部非洲干旱地区的马拉玛豆（Tylosema esculentum）。此外，非洲约95%的濒危物种尚未测序。
该项目隶属于地球生物基因组计划以及其他全球测序网络，肯尼亚国防大学的Anne Muigai代表EBP执行委员会。该项目旨在对10.5万个非洲特有物种进行测序。为了建立技能基础，实现非洲物种的本地测序，AfricaBP开放研究所已在50个非洲国家组织了研讨会和会议，并设立了生物多样性基因组学和生物信息学奖学金。
在最近对迄今为止的进展进行的回顾中，摩洛哥拉巴特穆罕默德五世大学的Ichrak Hayah及其同事以拟议的对摩洛哥1000个物种进行测序的项目为例，探讨了预期的经济效益。作者计算出，此类项目的经济效益很可能超过成本的三倍以上。他们还强调，在整个非洲，培养基因组学和生物信息学领域的熟练劳动力将进一步促进粮食安全和自然保护。
在讨论对高影响力农业应用的关注时，作者得出结论：“优先发展抗旱作物和抗病牲畜可以解决非洲预计与农业相关的53%以上的经济产出，同时还能加强粮食安全，使非洲国家成为可持续农业创新的领导者。”
为了就地管理基因组数据，AfricaBP 提出了一个变革性数字序列信息 (DSI) 数据库的路线图，作者称这是向前迈出的关键一步。他们预计，“将测序工作重点放在生物多样性丰富地区的高优先级物种上，将保护非洲的遗传资源，增强气候适应能力，并支持对可持续经济收益至关重要的生态系统。”
AfricaBP 还倡导强有力的数据政策，“旨在保护基因组信息、保存本土知识、确保公平分享利益，为基因组学研究与更广泛的区域优先事项相结合奠定基础，并进一步加速非洲的集体生物经济潜力。”
未知领域
尽管EBP雄心勃勃地想要对所有能够合理获取的已命名真核生物物种进行测序，但它却在已科学描述的物种范围之外划定了界限。这条界限之外的未知领域很可能还蕴藏着另外800万亿个真核生物，更不用说多达一万亿个细菌和古菌了。
可以想象，研究人员可以利用环境DNA样本来识别那些尚未被科学界发现的物种。尤其是一旦EBP运行完成，将很容易将任何漂浮的DNA序列与所有已知的真核生物进行比对，从而识别出那些尚未被科学界发现的物种。但这将是另一个大型项目的任务。