好大学在线MOOC生命科学发展史课件6

•上海交通大学通识教育核心课程•《生命科学发展史》生物组学：不再钓鱼，而是捞鱼!《HistoryofLifeScience》（一）人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）《HistoryofLifeScience》曼哈顿原子弹计划（1942-46）阿波罗登月计划(1961-69)人类基因组计划(1990-2003)20世纪三大科学计划从人类基因组计划（HGP）谈起。。。《HistoryofLifeScience》1961年，美国总统肯尼迪提出两个科学计划：人类基因组计划(HumanGenomeProject，HGP)为什么提出HGP？登月计划攻克肿瘤计划（10年）目标：整体上破解人类遗传信息奥秘1.生命的复杂性与攻克癌症；2.“曼哈顿原子弹计划”历史遗留问题之产物。《HistoryofLifeScience》1984.12犹他州阿尔塔组织会议，初步研讨测定人类整个基因组DNA序列的意义1986.3Dulbecco在《Science》撰文“肿瘤研究的转折点:人类基因组的测序”美国能源部(DOE)提出“人类基因组计划”草案1987美国能源部和国家卫生研究院（NIH）联合为“人类基因组计划”下拨启动经费约550万美元1989美国成立“国家人类基因组研究中心”，Watson担任第一任主任1990.10经美国国会批准，人类基因组计划正式启动JamesWatsonWalterGilbert历史回顾《HistoryofLifeScience》HGPRobertSinsheimerconvenedthemeetingwhichmightbethefirstonethatseriouslyconsideredsequencingthehumangenome.R.SinsheimerCharlesDeLisi,thenDirectorofHealthandEnvironmentalResearchatDOE,endorsedtheinitiativeandbegantofundin1987.圣克鲁兹会议（SantaCruz，California,1985）罗伯特·辛西默(RobertSinsheimer)CharlesDeLisi《HistoryofLifeScience》雷纳托·杜尔贝科（RenatoDulbecco）“Turningpointofcancerresearch-Sequencingthewholegenome”(Science,March7,1986)“我们只有两个选择，要么零敲碎打去发现一个个重要基因，要么测定一个动物（人类）的整个基因组序列”癌症研究的转折点:人类基因组测序《HistoryofLifeScience》随着HGP计划的完成，DNA分子中编码的遗传信息将对人类存在的化学基础作出最终的回答。这将不仅帮助我们理解我们是如何作为健康的人发挥正常功能的，而且也将在化学水平上解释遗传因子在各种疾病，如癌症、早老痴呆症、精神分裂症等一些严重危害人类健康的疾病中的作用。毕竟对人类自身更深入的了解是人类活动中最重要的一个部分。—JamesWatson,1990,《Science》《HistoryofLifeScience》用15年时间(1990～2005)至少投入30亿美元，确定人类基因组DNA全部核苷酸序列，定位约10万基因，并对其它生物进行类似研究。4张图：遗传图物理图序列图基因图阐明人类基因组全部DNA序列；识别基因；建立储存这些信息的数据库；开发数据分析工具；研究HGP实施所带来的伦理、法律和社会问题。HGP终极目标HGP最初目标《HistoryofLifeScience》1995第一个自由生物体流感嗜血菌(H.inf)的全基因组测序完成1996完成人类基因组计划的遗传作图启动模式生物基因组计划Haemophilusinfluenza流感嗜血菌Saccharomycescerevisiae酿酒酵母Caenorhabditiselegans秀丽线虫《HistoryofLifeScience》1997大肠杆菌(E.coli)全基因组测序完成1998完成人类基因组计划的物理作图开始人类基因组的大规模测序启动水稻基因组计划1999.第5届国际公共领域人类基因组测序会议，加快测序速度大肠杆菌及其全基因组序列水稻基因组计划《HistoryofLifeScience》2000Celera公司宣布完成果蝇基因组测序国际公共领域完成第一个植物基因组—拟南芥全基因组测序2000.6.26公共领域和Celera公司同时宣布完成人类基因组草图2001.2.15《Nature》刊文发表国际公共领域结果2001.2.16《Science》刊文发表Celera公司及其合作者结果Drosophilamelanogaster果蝇Arabidopsisthaliana拟南芥《HistoryofLifeScience》2001年2月15日《Nature》2001年2月16日《Science》人类基因组序列草图公布《HistoryofLifeScience》2000年6月26日，美国总统克林顿在白宫举行的记者招待会上郑重宣布，由美国、英国、德国、日本、中国和法国的科学家协作进行的人类基因组研究计划已经完成人类基因组草图。克林顿在评价这一历经10年时间完成的科学成果深远意义时说，“人们将世世代代记住这一天”。“解读生命的天书，人类进步的里程碑”《HistoryofLifeScience》我向我国参与这一工作并作出杰出贡献的科学家和技术人员表示衷心的感谢……—江泽民Presidentlaudsnewmapofhumanlife……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………[Xinhua06/29/2000Beijing]InaspeechyesterdayinBeijing，PresidentJiangZeminapplaudedtherecentcompletionofthefirstworkingdraftofthehumangenomemap.JiangcalledtheHumanGenomeProject“agreatscientificproject”inthescientifichistoryofhumanbeingsandoneofvitalimportancetothedevelopmentoflifesciences，medicineandpharmaceuticalstudy.”ThecompletionoftheworkingdraftisamilestoneintheoverallprocessoftheHumanGenomeProject,saidJiang,addingthatitresultsfromteamworkbyscientistsallovertheworld.Thehumangenomesequenceisthecommonheritageofmankindandshouldbringwealthandbenefittoallhumanbeings,Jiangsaid.JiangcongratulatedthescientistsandtechnicalstaffinvolvedandthankedtheparticipatingChinesescientistsfortheirhardwork.JiangsaidheexpectsChinesescientiststomakefurthercontributionstothecompletionofhumangenomemappingandChina’sscientificgenomeresearchaswell..《HistoryofLifeScience》InternationalHapMapConsortium29Oct.2002InternationalHGPConsortium10May2002《HistoryofLifeScience》InternationalHapMapConsortiumOct.26,2005。SaltLakeCity《HistoryofLifeScience》2001年8月26日人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。2002年水稻、小鼠、疟原虫等基因组测序完成2003年4月14日中、美、日、德、法、英等6国科学家宣布人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。2004年10月人类基因组完成图公布。NATURE|VOL431|21OCTOBER2004|《HistoryofLifeScience》1.大协作研究以学科为中心，以问题为中心，多学科合作。2.研究的计划性和有序性制定科学、全面的研究计划3.政府与国家的作用美：领导与推动英：始于1989年2月，贡献为1/3左右法：始于1990年6月，贡献为3％左右日：始于1990年，贡献为7％左右德：始于1995年，贡献为7％左右中：始于1999年9月，贡献为1％左右HGP的研究特色《HistoryofLifeScience》5.可持续性当一个计划足够便宜到成为一条可以无限向未来延伸时，它是可持续的。可持续计划带来新计划的开始，不可持续计划则标志着老时代的结束。《TheSun,theGenome,andtheInternet—ToolsofScientificRevolution》—FreemanDyson4.商业竞争促进基础研究1998年CraigVenter的Celera公司加入（竞争机制）《HistoryofLifeScience》各学科参与、协作：生命科学、数学、物理学、化学、计算机科学、材料科学以及伦理、法律等社会科学……HGP带来的科学挑战《HistoryofLifeScience》基因组（genome）是指一个细胞或病毒包含的全部遗传信息的总和。绝大部分基因组是由DNA组成；一些病毒具有RNA基因组。真核生物：指一个物种的单倍体染色体所含有的一整套基因；原核生物：指其环状DNA分子上所有基因为一个基因组；真核生物细胞细胞器中DNA也为环状，如叶绿体基因组、线粒体基因组。基因组大小用碱基对(basepair，bp)数量来表示：103为kb，106为Mb。什么是基因组(genome)?《HistoryofLifeScience》数据信息分析如何找到记载在基因组DNA一维结构上控制生命时间、空间的调控信息的编码方式和调节规律。应用数学、复杂系统理论、信息论、非线性科学……催生了生物信息学、计算生物学、系统生物学高效测序技术交叉性技术领域：物理学、材料科学、微电子信息技术、生化技术、信息技术……结构生物学前沿领域之一：生物物理学、生物化学、晶体学、波谱学、光谱学以及X射线晶体衍射技术、核磁共振技术……《HistoryofLifeScience》基因组的大小大致上与物种进化的复杂性相关；大多数真核生物的基因组都比原核生物的基因组大，比原核生物的基因组复杂；随着动物或植物进化程度的上升，每个单倍体的DNA含量一般趋于增加，但是存在例外C值佯谬：基因组大小同物种大小、进化程度不成正比。基因组大小与物种的关系《HistoryofLifeScience》基因数目的多少大致上与物种进化的复杂性相关；在高等动植物中，巨大的基因组并不意味着有巨量的基因数目。理论上：根据基因组的大小，可具有106个基因“生物体的复杂性并不是简单地与基因数量相关联的。”(G.Rubin)5万，6万，7万，8万，14万！……？4万，3万，……？打赌！人类究竟有多少个基因？《HistoryofLifeScience》2000年,在纽约冷泉港召开的一个会议上，他们设立了一美元一个（次）的基因数目赌注。胜者将于2003年揭晓，他除了可获得全部赌金外，还可得到一本由J.Watson亲笔签名的皮革封面《双螺旋》一书。Bets16