摘要：一项被誉为生物学"登月计划"的宏大工程正在全球范围内加速推进。地球生物基因组计划汇集了来自88个国家的2200多名科学家，目标是在2035年之前完成地球上所有167万种已知真核生物的基因测序工作。这一史无前例的科学合作项目不仅将创建人类历史上最庞大的DNA序列

信息来源：https://phys.org/news/2025-09-biological-moonshot-efforts-genetically-earth.html

一项被誉为生物学"登月计划"的宏大工程正在全球范围内加速推进。地球生物基因组计划汇集了来自88个国家的2200多名科学家，目标是在2035年之前完成地球上所有167万种已知真核生物的基因测序工作。这一史无前例的科学合作项目不仅将创建人类历史上最庞大的DNA序列数字图书馆，更将为应对生物多样性丧失、气候变化和新兴疾病威胁提供关键的科学基础。

目前，在已知的动物、植物、真菌和原生生物中，只有不到1%完成了基因测序。随着测序技术的飞速发展和成本的急剧下降，这一比例有望在未来十年内达到100%。该计划的成功实施将彻底改变人类对生命起源、进化过程和生物多样性的认识，同时为保护濒危物种、确保粮食安全和开发新型医药提供前所未有的科学工具。

技术突破推动雄心勃勃的目标

地球生物基因组计划于2020年正式启动，目前已将基因组测序速度提高了10倍。截至2024年底，该项目已发布1667个高质量基因组，涵盖500多个真核生物科，另有1798个基因组正在处理中，使基因组总数达到3465个。

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这些成果的取得得益于测序技术的革命性进展。基因组测序成本在过去几年中下降了8倍，使得大规模测序工作成为可能。同时，新一代测序平台的准确性和效率显著提升，为快速完成大量物种的基因组测序创造了技术条件。

项目首席科学家、美国亚利桑那州立大学的哈里斯·列文教授表示："随着生物多样性丧失的步伐加快，我们的工作也必须加快。我们日益壮大的数字'基因组方舟'正在将基因组学从孤立、昂贵的测序工作转变为一项全球性、可扩展且包容性的事业。"

该计划现已进入第二阶段，制定了更加雄心勃勃的目标：在四年内对15万个物种进行测序，这相当于所有已知属的一半。要实现这一目标，项目团队需要将测序速度提升至每月3000个新基因组，这比目前的速度快10倍以上。

创新实验室解决方案促进全球协作

考虑到地球生物多样性主要分布在南半球的发展中国家，该计划特别重视建立公平、包容的国际合作模式。为了克服地理和技术障碍，项目团队开发了革命性的"盒中基因组实验室"概念。

这些自给式测序实验室被装在集装箱中，可以部署到世界任何偏远地区，为当地和土著科学家提供先进的基因组分析能力。每个gBox实验室都配备了完整的DNA提取、测序和分析设备，能够在现场生成高质量的基因组数据。

智利天主教大学的朱莉安娜·维安娜教授强调了这一创新的重要意义："智利是世界生物多样性热点地区之一，拥有众多特有物种，但这些物种正面临威胁。此外，我们的物种通常只有在样本出口后才会被研究。有了gBoxes，我们可以改变这种情况。当地团队可以在这里生成数据，并结合实际情况，立即将其与我们在当地面临的保护和可持续管理挑战联系起来。"

哥伦比亚安第斯大学的安德鲁·克劳福德博士指出了全球科学资源分配不平衡的现状："基因组学的大部分资金和基础设施位于高纬度地区，而生物多样性的绝大部分却位于热带地区。gBox将允许全球任何国家做出自己的选择，为下一代生物技术和计算生物学研究人员提供支持。"

科学发现重塑对生命的认知

该项目已经产生了一系列重要的科学发现，深刻改变了人类对进化、生态系统功能和生物多样性的认识。基因组数据揭示了斯瓦尔巴群岛驯鹿如何适应极地环境的遗传机制，阐明了蝴蝶和飞蛾染色体进化的复杂过程，并改进了环境DNA技术，使科学家能够通过遗传足迹发现新的生命形式。

英国威康桑格研究所的马克·布拉克斯特教授表示："我们已经为构建数字'生命之树'奠定了基础，我们的早期成果已经重塑了我们对进化、生态系统功能和生物多样性的认识。"

这些基因组数据不仅具有基础科学价值，更在应用研究中展现出巨大潜力。在农业领域，基因组信息帮助科学家开发抗病、高产的作物品种；在医学研究中，比较基因组学为新药开发和疾病治疗提供了新思路；在环境保护方面，基因组数据为濒危物种保护和生态系统恢复提供了科学依据。

项目的成功还依赖于严格的数据质量标准和开放的数据共享政策。所有基因组数据都将免费向全球科学界开放，确保研究成果能够惠及全人类。同时，项目特别注重保护土著社区的传统知识和权益，在样本收集和数据使用过程中严格遵循相关法律法规和伦理准则。

未来十年的宏伟蓝图与挑战

该计划预计在未来十年内投入44.2亿美元，完成对全部167万种已知真核生物的基因测序。这一投资规模虽然庞大，但相比人类基因组计划或詹姆斯·韦伯空间望远镜等重大科学项目，成本效益比更加优越。

第二阶段预算为11亿美元，其中5亿美元将用于建立基础影响基金，专门支持发展中国家的本土培训、基础设施建设和应用研究。这一资金配置体现了项目对科学公平和全球合作的重视。

然而，实现这一宏伟目标仍面临诸多挑战。首先是样本收集的复杂性，需要在全球范围内协调30万个物种的采集工作，其中许多物种生活在偏远或政治敏感地区。其次是数据基础设施的建设，需要确保开放、低碳的数据存储和分析平台能够处理海量的基因组信息。

技术挑战同样不容忽视。尽管测序技术不断进步，但某些复杂基因组的组装和注释仍然困难重重。此外，如何在保证数据质量的同时大幅提升处理速度，也需要在算法优化和计算资源配置方面取得新的突破。

人才培养是项目可持续发展的关键。该计划不仅需要培训大量的生物信息学专家和基因组学研究人员，还需要在全球范围内建立稳定的科研合作网络。特别是在发展中国家，需要大力加强本土科研能力建设，确保当地科学家能够充分参与并受益于这一全球性科学计划。

随着项目的深入推进，地球生物基因组计划有望成为21世纪最重要的科学成就之一，为人类认识和保护地球生命奠定坚实的科学基础。

来源：人工智能学家