人类染色体的彩色扫描电子显微照片。图片来源：Andrew Syred/Science Source
基因组学领域的一个基本特征是追求完整。毕竟，基因组学研究的是生物体的全部DNA：即基因组。
端粒到端粒联盟（The Telomere-to-Telomere consortium,T2T）的科学家们目前报道了首个真正意义上的人类基因组完整序列，此时距离人类基因组计划（the Human Genome Project）得到的第一个基本完整的人类基因组序列已有约20年。人们可能想知道，科学家们怎么声称再次完成了人类基因组测序？它不是已经完成了吗？答案既是也不是。
理解这个新的里程碑，需要对最初努力得到的极其微妙且经常被误解的标志性成果进行解析。它还与科学界始终追求却很少实现的一个抱负有关：即关于完成的梦想。
人类基因组计划的主要目标是得到人类基因组的首个序列。虽然其初衷是做到尽可能地完整，但项目负责人在这个雄心勃勃的意愿周围设定了务实的界限。事实上，在全部约30亿人类DNA碱基测序完成前，他们并没有让该项目继续推进的想法。这种言之有理的方式避免了“完美成为优秀的敌人”。
2001年，人类基因组计划和赛莱拉基因组公司（Celera Genomics）都大张旗鼓地报告了人类基因组序列草图的生成。两年后，人类基因组计划用当时最好的DNA测序技术并竭尽所能，完成了一个接近于完整的超高质量的人类基因组序列，它覆盖了90%以上的人类基因组。由于当时的DNA测序技术还不能胜任这项任务，因此并没有填补剩余部分的迫切需求。
图片来源：HYanWong/维基共享资源
于是胜利被宣布了，人类基因组计划也结束了，许多人为人类基因组的首个序列而庆祝。在书写他们的科学成就时，项目负责人仔细地斟酌了用词，报告了一个“基本完整的”人类基因组序列的获得。这种谨慎的措辞是有意的，是作为人类基因组计划最珍贵产物的“限制性条款”。
但不可否认的是，在热烈的庆祝活动中，其中一些领导者可能听起来像是在宣布：“我们完成了；我们已经结束了；我们的工作已经做完了。”这些高谈阔论其实是一种“香槟演讲”。当时有一些人抱怨这种说法是不诚实的，但我反驳道，批评者只看到了杯子空着的一半。我认为这个项目得到的首个人类基因组序列代表着一个盛满90%以上的杯子！而那些兴高采烈庆祝的人已经赢得了他们不精确的“香槟演讲”。
基因组学界从来没有打算简单地放弃完成这项工作。事实上，研发用于测序人类DNA剩余困难区域的技术和策略迅速成为基因组学研究中高度优先的领域。这些努力造就了一套将DNA测序的成本降低了100万倍以上的新技术。
但即使有这些新技术，想要获得从一端到另一端的人类基因组序列仍然是一个非常困难的问题，它让一些最有才华的基因组学研究人员殚精竭虑。
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想要解决这个问题并弄清如何对人类基因组的缺失部分进行测序，需要新一代的DNA测序技术和新一代的计算方法，这些技术被卓有成效地交到了新一批的基因组学家手中，他们以新一代的战略思维、想法和韧性为该领域注入了动力。这些努力也需要相当大的耐心。幸运的是，随着现在我们庆祝一系列标志性的新文章的发表，报道另一个历史性的基因组学里程碑，所有这些事情近年来都在T2T联盟中发生——其余的将被载入史册(或Netflix的电影？)。
新添加的序列占人类基因组的近10%，包括一些基因和大量重复DNA，这是最棘手的基因组区域。这些DNA大部分位于重复的端粒（每条染色体很长的尾端）和着丝粒（每条染色体致密的中间部分）附近。这些发现丰富了人类基因组日益更新的知识，包括更准确的五个染色体臂图谱，并将刺激新研究方向的出现。
令人欣慰的是，我们明白了T2T联盟的研究是如何实现的，这依赖于先前的人类基因组计划的基因组学家的成功基础，以及后来为这个挑战带来了强大的新DNA测序技术和创新性计算策略的人们。他们的努力产生了一个真正完整的人类基因组序列，从每个人类染色体的一个端粒到另一个端粒。
这一进步使我们朝着基因组学所承诺的未来更进一步。研究人员和临床医生似乎第一次终于有可能识别一个人DNA中的所有变异，并以一种全面的方式借助这些信息来更好地指导他们的医疗。
我非常赞赏T2T联盟的成就。人类将永远感激你们的坚持、创造、热情和进取精神。你们的礼物是人类DNA蓝图的第一次完整的代表——它将促进基因组学、人类生物学和医学在未来的进步。
同时，本着与基因组学中同样的追求完整的理想精神，让我欣然承认，我们的工作还没有完成。有了一个完整的人类基因组序列，我们的工作将继续理解人类基因组的功能，不同人基因组之间的差异（包括世界各地许多不同的人群），这些差异如何影响我们的健康，以及如何用这些差异信息来改善医疗的实践。
这就是科学研究的乐趣：工作永远不会完结。每一次进步都打开了新的机遇，让人总是觉得最好的还没有到来。我当然一直相信人类基因组学也是如此，我很乐意看到下一种技术，下一个研究者和下一个机构会带来什么。我发现自己对基因组学迄今为止带给我们的东西既自豪又满意：一种基本上完整、真正完整与其他东西的结合。
撰文：Eric D.Green，2009年起担任美国国立卫生研究院的国家人类基因组研究中心（NHGRI）主任一职。NHGRI是全球最大的专门致力于基因组学研究的机构。
翻译：卢大山
审校：郭晓
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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