#史上最快人类基因组测序# 教科书碎了，生命科学大爆炸才刚开始...

相信不少学过高中生物的网友都有疑惑，为什么网上会出现两种截然相反的结论，一种是高中生物的A和a，另一种是基因突变啊，频率啊甚至还有表观之类的，虽然听不懂但是很厉害的样子。其重要原因之一就是教科书滞后的缘故（ps:绝大多数A/a都是站不住脚的…）

今天的我们开口闭口基因，各种基因检测都已经走进了寻常百姓家，不少疾病，医生都会说做个基因检测去，各种公司很多概念炒的不亦乐乎，什么智商基因，美白基因之类的…

这些其实都源于十多年前的一次生物革命。

01，生命科学大爆发
———————————
我来简短的讲一下这个过程，相比于物理化学，我们对生物的认识一直都很慢。

大概在1940年左右，我们才彻底搞明白人类的遗传物质是核酸。而它的结构，是在10年后的1953年，由沃森和克里克搞出来。就是这个众所周知的双螺旋，很多机构都用它来作logo，包括中关村。

学过高中生物的都知道DNA是ATGC组成的，ATGC的不同组合代表不同的信息，今天还有人用这个做储存和DNA运算。直到20年后，1973年，Sanger发明了双脱氧终止法，我们才可以了解DNA上ATGC的排布顺序。

Sanger是个牛人，拿了两次诺奖，而且还是货真价实的两次化学奖，分别是蛋白质结构（胰岛素）和DNA测序。

Sanger测序的原理不多说，我们知道ATGC的排列是代表了信息，那么人类的这个列有多长呢？大概30亿bp，我们要测序就是从头数过去。

02，人类基因组计划
———————————
1985年，美国科学家率先提出了人类基因组计划(human genome project, HGP)，这个计划和曼哈顿工程、阿波罗登月计划并列为20世纪三大工程，科学家的想法就是把这30亿的人类基因组给数完，看看我们的基因组到底是啥情况。

这个计划1990年正式启动，最初是美国、英国、法国、德国和日本五个世界顶尖国家参与，1999年，也就是这个计划完成的倒数第三年，中国人加入了，领了百分之一的任务。

当时的参与者是中科院基因组所的杨焕明，他测了一段序列，据说是他本人的，命名为炎黄一号。

当然这次计划的副产品就是今天大名鼎鼎的华大基因公司。华大基因在基因领域的地位，大概相当于阿里巴巴集团在电商领域的地位。

HGP一共花费了30亿美元，在2001年完成了人类基因组测序。而10多年后的今天这个工作只需要不到1000美元，价格不足十万分之一。

why？难道是各国科学家共同完成的人类基因组计划？？？No！

03，科学狂人
————————
这是一个人逆天完成的，这个人就是打了无数生物学家脸的生命科学巅峰人物J.Craig Venter。

当六国科学家哼哧哼哧的去从克隆测基因数序列的时候，科学狂人Venter提出了想法，我们能不能把基因直接打碎了，然后单独测，最后拼接呢？也就是所谓的鸟枪法/霰弹法（shotgun）

他的说法被很多人嘲笑，也不被主流科学家认可。但是Venter是个天不怕地不怕的人，这家伙觉得既然主流科学家不认可他，那么他就自己单干，于是他组建了个公司，用自己的办法去做。

结果呢，六国科学家耗费10多年花了30亿美元做的事情，venter一个公司花了两三年时间搞定了。结果大家一下子傻眼了，这个时候Venter出了，为了全人类的利益，杂志社决定把Venter的文章压住，然后等六国科学家的文章写出来在一起发表（这个属于路边社消息，大家自己斟酌）

六国科学家12月7号投稿，比venter晚两天，接收时间早十天，发表时间比venter早一天，好巧妙。（请留意日期，其中Science是venter发的）

Nature ：
Received 7 December 2000;
Accepted 9 January 2001;
Published 15 February 2001;

Science:
Received 5 December 2000;
Accepted 19 January 2001；
Published 16 February 2001;）

而且Science比nature引用少了三分之一（文图不相关哈，较真者请绕行）…

牛逼不，就像张无忌挑战六大门派一样，彪炳千古。venter的这一成果的巨大意义在于开辟了二代测序。

从此，大家基本不采用六国科学家的办法，而采用venter的办法进行测序，也带来了基因组的巨大爆发，但是这梁子结下了。

04，合成生命
————————
当然venter这个人不仅牛在一个人pk六国科学家的丰功伟绩。他还是最接近上帝的一个人——合成生命！文特尔生于1946年10月14日，生物科学界著名的破坏分子，不被主流认可的一个人。但他却是人类史上首位合成生命的人，人类史上最接近上帝的人。

他在实验室中利用化学物质制造了一整个基因组，然后将这个合成基因组植入到一个空细胞中。接下来，这个细胞根据植入的基因指令开始自我复制和修正。

这是一个地球上从未出现过的生命，可以说是创世了。（当然你也可以认为是个组装的生命）

顺便，venter大器晚成，可以当大家的榜样哈。45岁还在做博士后，然后突然间，脑洞大开，2000年第一场雪后，一个月搞定一篇nature genetic，一个人搞定六国科学家的事情，7年拿到美国的院士。他会不会是穿越了呢？

现在生物领域的问题之一是：日益增加的生物大数据和落后的分析处理数据能力之间的矛盾！

05，补充阅读
————————
1，关于venter

这就是全世界最牛的个人基因组测序结果，没有之一 | 科学人 | 果壳网 科技有意思J. Craig Venter: 天下英豪数第一

2，关于测序

a）为了讲故事，所以会忽略很多大牛，比如Francis Collins。
b）比如人类很早已完成了细胞色素c的序列分析等等
c）三代测序目前最大的问题之一是组装错误，所以如何优化算法是亟待解决的。

d）特别说明：就像知友指出的，shotgun主要是一种策略，但是这种策略要比最初的克隆测序办法快很多，而二代测序还有测序技术本身上的突破，比如illumina的边合成边测序。另外，shotgun并非完美，对于复杂序列，还是要用老办法。

3，为什么A和a这种分析大部分是错的呢？

如果你对基因有所了解，你一定知道，一个基因往往长度是几万几十万，而A和a其实说穿了一般是某个SNP，它根本无法反应那几十万个碱基的状态，互作，要知道人类突变的分布很多，大概每8个碱基就有1个突变（ExAC）。

更别提对于绝大多数性状，即使是最粗浅的遗传学，还是最简单的孟德尔遗传，对于基因表达，就有外显度，多效性，表现度和非遗传因素这四大影响因子。

所以单独用A和a，只是一种极其省略、近似的理解，略懂即可，真要用A和a解读，十有八九会错。
———————————————
必须指出：本文的写作多少有些戏言，六国科学家的努力并不是白费的，他们的数据非常有意义，正是因为有六国科学家的基础数据和Venter的互相印证，才让我们可以放心的使用shotgun，否则的话，万一拼错了都不知道。

除了上述发现，还有个新内容，大家知道遗传是先天的对吧？现在科学家发现了后天遗传，就是那种很像拉马克的理论（像，但不是哈）。
#上微博涨知识# #生命与科学#