原标题：DNA双螺旋结构发现70周年、人类基因组计划完成20周年

　　2023年，基因组学革命“狂飙”到了哪一步？

　　2023年4月25日是DNA双螺旋结构发现70周年纪念日。70年前科学家的这一发现，将生物学研究带入分子时代。携带着生命遗传信息的DNA，以如是美妙的姿态，于纳米级的空间内，传递着生物世界变化万端、生生不息的奥秘。

　　对生命科学史而言，2023年还别具意义——80年前，诺贝尔物理学奖获得者埃尔温·薛定谔发表《生命是什么》演讲，吸引了一大批物理学家投身生命科学；20年前，美、英、日、法、德、中6国科学家历经多年努力，共同绘制完成人类基因组序列图，也“绘制”出生命科学史上的一座里程碑。

　　80年、70年、20年过去，如今，基因组学革命“狂飙”到了哪一步？中国相关领域在世界格局中又处于怎样的位置？“解码生命”的意义何在，又会带来哪些产业风口？新华每日电讯记者就诸多热点话题，与多位权威专家学者展开对话。

　　上图：人类基因组计划参与者汪建（左一）、刘斯奇（左二）、于军（左三）、杨焕明（左四）。汪建、于军、杨焕明都参加了1997年在湖南张家界举行的中国遗传学会青年遗传工作者讨论会。受访者供图

　　下图：2023年4月12日，4位科学家共同参加了在张家界举行的人类基因组计划中国卷筹备会议25周年特别会议。新华每日电讯记者王若辰摄

　　“生命的奥秘比我们想象的更复杂，但我们摸索到一条路了”

　　如果没有遗传研究的发展和成熟的基因分析技术，人类不会想到，大象和鼹鼠是一家，鲸和河马是近亲，兔子与人类的亲缘关系比兔子与老鼠的要密切得多，而人类与黑猩猩的基因差异只有1.6%。

　　生命，在这颗星球的天空、海洋、沙漠、森林处处绽放，而人类对其奥秘的认识，尚如一个孩童刚刚睁开看世界的眼眸。

　　记者：DNA双螺旋结构发现、人类基因组计划完成，这些标志性事件有着怎样的意义？

　　贺林（中国科学院院士）：这些事件对人类和科学界的影响和价值可以说是划时代的。

　　以70年前DNA双螺旋结构的提出为例，它实质性地启动了分子生物学时代，使遗传研究深入到分子层面去“解码生命”。自此，人们清楚了解了遗传信息的构成和传递途径。在以后的70年里，以分子遗传学为首的各学科如雨后春笋般出现，一个又一个生命的奥秘从分子角度得到了清晰阐明，并且大大推动了DNA重组技术，开拓了生物工程领域的研究和应用。

　　杨焕明（中国科学院院士）：大约20年前，我拿到人类基因组草图时真的很高兴，因为这是历史性进步，它揭开了人类很多奥秘，是全人类的共同遗产和共同财富。

　　同时，在草图面前，我也更加明白我们对生物的理解是多么肤浅，我们站在前人的肩膀上、站在新的起点上，看到前方有更辽阔的世界、更多的岔路口，生命的奥秘比我们想象的更复杂，但我们摸索到一条路了。

　　尹烨（华大集团CEO）：人类基因组计划和曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划，并称为20世纪的三大科学工程。这三大科学工程促进了物理和生命科学发展的范式转变，即从原来的以个人兴趣和假说为导向的小科学运作模式，转向了以大数据和平台为导向的大科学工程模式。

　　人类基因组计划的成功，使人类第一次得到了自身全基因组结构和序列的完整讯息，使得大量的基因研究有了“导航仪”。

　　“一个人类基因组测序的成本，从20年前的30多亿美元，降到今天的100美元”

　　人类基因组计划1985年提出、1990年正式启动，开始时由美、英、法、德、日5个发达国家参与。1997年11月，出席中国遗传学会青年遗传学工作者讨论会的汪建、于军、顾军、贺福初、贺林、曾益新、顾东风、杨焕明等中青年遗传学家们，齐聚湖南张家界，在数天的会议中坚定了一颗雄心：争取拿到1%的测序任务，赶上人类基因组计划的末班车。

　　张家界的三千奇峰泰然屹立，八百秀水如常流淌，但其间酝酿的这个梦想和之后的各方努力，促成中国成为这一关乎人类的宏伟计划里发展中国家的唯一代表。6国科学家共同努力完成壮举，并构建出“共有、共为、共享”的人类基因组精神，为后续基因科学的发展奠定了核心基石。

　　而张家界的奇峰秀水，本身就是生物基因的宝库，中国也是生物多样性最丰富的国家之一。在“1%”项目的推动下，国内对家禽、家畜、农作物和真菌、细菌、病毒、寄生虫，以及其他资源生物基因组的测序快箭上弦、万箭齐发。

　　记者：DNA里蕴藏着怎样的秘密？时至今日，中国基因组学的研究情况发生了怎样的变化？

　　贺林：DNA能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性；能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育；在特定条件下，能够产生可遗传的变异。它是解码生命的开始。

　　与20年前相比，中国在基因组学研究领域的国际地位明显提升，与世界同行竞争的能力增强不少。但这是一个你追我赶的领域，任何“领先”都是没有绝对保障的。另外，基因产业在我国发展迅速，产生的经济效益也相当可观。

　　贺福初（中国科学院院士）：人类基因组计划最大的贡献在于推动核酸测序能力的“超摩尔定律”增长，进而催生了基因组学驱动的生物医学研究范式变革。时至今日，基因组学已迈入“成熟期”。

　　其他生命组学方面，蛋白质组学仍有“成长的烦恼”，代谢组学“方兴未艾”。因此，我们虽已进入基因组时代，但仍呼唤多组学或生命组学时代的到来。

　　徐讯（深圳华大生命科学研究院院长）：一个人类基因组测序的成本，从20年前的30多亿美元，降到今天的100美元，成本下降了7个数量级；而时间上，从数年到一天完成，技术的发展让基因组测序越来越容易。

　　在世界范围看待中国近20年在基因组学领域的发展历程，可以说是从参与到同步。在部分领域，我国已实现自主可控，比如测序仪，并且我国测序仪在通量、精度、性价比上全球领先，获得了全球认可。但单分子长片段测序仪等还需要进一步追赶。

　　同时也需看到，目前，我国用于蛋白质组检测的高端质谱、用于蛋白质结构解析的冷冻电镜、大多数生命科学的关键试剂盒尚需依赖进口。我们亟待进一步打好生命科学的“地基”，推动高端科研设备、源头核心工具进一步自主可控，推动国产设备不断迭代，不断攻克关键核心技术。

　　基因组学行业三大风口

　　业界形成共识，基因组学行业有三大风口：精准医学、未来农业、生物制造。

　　按目前的医学技术，我们能检测出7000多种基因病变，但能诊断的不足300种，精准医学还有巨大的发展空间；通过改良土壤里微生物的基因，沙漠里也有望长出水稻；生物制造在医学、药物、农业、材料、环境和能源等领域具有广阔的应用前景……

　　记者：一系列基因组学计划的实施，以及蛋白质组、转录组等的发展，给医学、农业、能源等各个领域带来了怎样的变化？

　　贺福初：人类基因组计划及后续基因组研究成功催生了“精准医学”概念，开启了个性化医疗的临床实践。但仅凭基因组学难以真正普及“精准医学”，针对此难题，中国科学家另辟蹊径，发展出蛋白质组学驱动的精准医学。

　　例如，我所在的实验室通过对肝细胞肝癌患者样本蛋白质组的大数据分析，可将同一病理分型的肿瘤进一步分为三个分子亚型，且亚型的分类与预后密切相关，目前正在进行后续转化研究，以期让更多肝细胞肝癌患者受益。

　　徐讯：精准医学本质上是通过以基因组为核心的多组学技术，对大样本人群与疾病进行生物标志物的分析、鉴定、验证与应用，从而精确找到疾病的原因和治疗的靶点，实现个性化精准治疗，提高疾病诊治与预防的效益。

　　在未来农业方面，通过基因组进行定制化精准育种，可适应不同种植环境、农业不同产品的需求。

　　在生物制造方面，通过合成生物学等基因组读写技术，可以生物发酵等方式实现材料、关键药物成分、能源等生产制造。

　　吴丽文（湖南省儿童医院神经内科学科带头人、医生）：作为一名临床医生，我感到基因组学发展非常快，很多现在能诊断的疑难病，放在十几年前，就诊断不出来，甚至会误诊。

　　我接诊过一个8岁的女孩，运动发育落后，走路、跑步、爬楼功能都很弱，后来发展到要靠人背着去上学。她早上起床后或午后状况要好一些，呈现出波动性，我们考虑她属于先天性肌无力综合征，而不是重症肌无力疾病，于是有针对性地给她做了基因检查。结果查出就是基因突变带来的波动性肌无力，而以目前的医疗水平，对这种病症已有非常好的治疗方案，她现在能走能跑能跳，已经过上正常生活。

　　近些年基因组学的快速发展，也与仪器机械、材料科学的整体进步分不开。基础科研的脚步要走在临床科研之前，临床实践再反哺技术迭代。精准医学只要有一个点突破了，就能解决很多家庭天大的难题。

　　尹烨：据测算，人类基因组计划带来的投入产出比是巨大的，38亿美元投入带来了数千亿美元的回报。并且该技术的高速发展，带来了物理、化学、数学和信息技术的快速协同发展，并在精准医学、公共卫生、现代农业、能源环保以及生物多样性领域带来全面突破。

　　医学上，最具标志性的应用当属无创产前基因检测，通过孕妇的外周血即可检出胎儿的染色体结构异常，从而避免了包括唐氏综合征在内的大量出生缺陷的发生，让无数家庭告别“基因悲剧”。

　　农业上，人类基因组计划草图完成后，大量重要作物的基因组开始不断解密。对中国最具代表性的，当属水稻。我们在国际上率先完成了水稻基因组框架图和精细图，奠定了在亚洲基因组学的地位。2018年，经中国科研团队积极争取，《自然》杂志同意水稻的两大栽培系命名不应为“japanica”和“indica”，而改为“geng(粳)”“xian(籼)”。 （记者王若辰、张格）