人类基因组的最终图谱

关于人类基因组，有一个令人惊讶的事实，那就是我们一次又一次地对其进行了修订。2000年，人们首次完成修订人类基因组的任务，在白宫草坪上，克林顿总统将其作为重大新闻发布。2003年，人们再次顺利地完成了这项工作。2003年以来，每隔几年，基因组参考联盟就会对新的人类基因组进行修订，并公布官方的新版本数据。

事实上，人类的基因组并未被完整呈现出来。即使在今天，人类基因组这个31亿块的拼图还没有被完全拼凑完整。目前的人类基因组图谱，是由数百个DNA片段组成的，而不是由一套漂亮、整齐的染色体组成的。随着技术的发展，描绘成品基因组变为可能，包括完整地从一端到另一端组装人类基因组。

那么，问题到底出在哪里？为什么要不断修订人类基因组？以目前的技术来说，我们需要将基因组分割为数以百万计的微小片段，将其作为一串被称为读数的字母，进行读取。利用计算方法，我们通过匹配相同的字母串将这些读数对齐。人类基因组的某些区域，以及来自这些区域的片段，就像一块块拼图，每一块拼图都是独特的。相比之下，其他区域更难解读。人体内有成千上万个完全相同的拼图，只不过我们不允许它们相互替代。在你的染色体末端，存在着高度重复的“TTAGGG”序列，被称为端粒。染色体的中间区域被称为中心粒，它有着额外的重复片段，如果你只有很短的DNA序列片段，那么问题就不太可能解决。幸运的是，牛津纳米孔微型仪器MinION和太平洋生物科学仪器等测序仪提高了准确读取较长序列的能力，使得组装生命拼图的目标变得更具可行性。

最佳例证来自亚当·菲利普（Adam Phillippy）、凯伦·米加（Karen Miga）、埃里希·贾维斯（Erich Jarvis）和Telomer-to-Telomere联盟研究人员的研究，他们的成果表明，我们现在可以从零开始构建一个完整的人类基因组。X染色体，即女性的性染色体，在2019年首次完整呈现的。不过，我们现在已经完成了第一个任务，其余研究也将迅速跟进。如今，我们可以绘制每个基因的位置、相位（相对于同一分子上的其他基因的位置）和状态，以及表达的内容、修改的内容，还有功能元素所造成的影响，如增强子（基因的远端控制盒）。

截至2021年年底，人类基因组的大部分基本图谱已经完成绘制。我们确定了第一批“不可干扰”的基因，这些基因不应该被编辑、删除、修改。为了深入了解人类遗传变异的影响，基因组聚合数据库、英国生物银行和世界各地的测序人员都付出了众多努力。他们提供了数以百万计的人类遗传数据、医疗数据和表型，可以用于识别那些对生殖或生活质量没有负面影响的突变。举个例子，如果几百万个基因组中，只有10%的基因组突变，那么这个突变可能没有太大危害——否则很多人都可能患上类似的疾病，或者在我们进行测序之前就去世了。随着我们收集的数据越来越多，“不可干扰”的基因逐渐丰富，包括许多“胚胎致死”基因（如果一个人携带这类基因，那么他根本不会出生），以及那些和疾病相关的、在某些情况下可能会被接受的基因。

在绘制人类基因组的图谱之后，我们应该思考一下，如何更好地帮助病人减轻病痛。但是，第一个真正的人类基因组图谱直到2021年才全面绘制完成，针对其他生物体基因组的研究才刚刚开始。最大的问题是，当我们到达火星时，我们的基因组会变成什么样？我们应该如何修改基因组？我们能在火星生存下去吗？我们下一步需要创造些什么东西？