人类是顶级掠食者还是基因组保护者?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


编者注:这是与世界经济论坛合作制作的系列访谈的一部分,采访对象是其青年科学家计划的成员,他们将出席论坛的新领军者年会。接下来是对应用数学研究员 Erez Lieberman 的问答。

您的工作包括为谷歌分析 500 万本书籍,开发帮助易跌倒人士的鞋子,以及发展与进化和经济学相关的理论:是否有一种指导哲学贯穿您的工作?

一些实验室是特定方法的实践者,并寻找与他们的方法相符的问题。我的实验室则不同。我们总是尝试研究科学中最引人入胜和重要的问题,即使我们一开始对它们一无所知。当我们研究一个问题时,我们会逐渐弄清楚我们需要做什么——我们需要掌握哪些方法——才能解决它。就像最好的老师一样,一个好的问题会让你接触到你从未想过会感兴趣的新想法,以及你原本不会与之交谈的新合作者。在这个过程中,它会用发现——通常是很小的发现——来奖励你的努力,并鼓励你坚持下去,做到最好。最近我听到有人说,在智力上,你是你最了解的五个人的产物。这有一定的道理,但我也想说,在智力上,你是你研究最多的五个问题的产物。明智地选择你的问题!


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您在二十多岁时开发了 Hi-C,这是一种用于逆向工程基因组折叠方式的新技术。这项工作自那时以来有何进展?

自我与 Nynke van Berkum、Louise Williams、Andi Gnirke、Job Dekker 和 Eric Lander 合作开发 Hi-C 以来,该方法已被用于创建数百个 3D 地图,涵盖了非凡范围的生物体。看到所有进展非常令人兴奋。几乎每天都有新的 Hi-C 结果出现。实际上,美国国立卫生研究院已经启动了一个为期 10 年的 4D 核基因组计划,以绘制人类基因组的 3D 地图。我很高兴能担任该计划的顾问委员会成员,并对新发现的潜力感到非常兴奋。
 
然而,我承认,在很长一段时间里,我对 Hi-C 有点失望。那是因为我个人对 3D 地图的兴趣一直集中在一个非常具体的问题上。现代遗传学的一大谜团是“幽灵般的超距作用”问题:即位于人类基因组中一个位置的基因如何被位于 DNA 链远处的一些 DNA 片段打开或关闭?几十年来,人们怀疑当基因组折叠时,它会形成环,而这些环是造成“幽灵般的”作用的原因。我最初提出 Hi-C 的原因——如果你愿意,可以称之为杀手级应用——是因为我认为最终可以使用 Hi-C 来绘制人类基因组中所有环的地图。不幸的是,尽管最初的 Hi-C 方法使许多发现成为可能,但它无法达到绘制环所需的接近分辨率的程度。因此,这个问题,绘制环的地图,长期以来一直困扰着我。
 
幸运的是,我的两位疯狂的学生——Suhas Rao 和 Miriam Huntley——花了五年时间在我的实验室领导一项工作,以克服 Hi-C 中的分辨率问题。通过显着提高分辨率,他们表明可以绘制人类基因组中的环。他们甚至可以弄清楚环形成的规则,并展示环如何打开和关闭基因——基本上,他们表明环化在许多方面是一种新的基因调控形式,它遵循自己的一套规则。这些结果刚刚在 2014 年 12 月发表。所以现在,我第一次发自内心地说 Hi-C 相当不错。

如果您现在可以在科学界实现一件事,那会是什么?

人类是终极顶级掠食者——越来越快地,我们的活动正在导致我们周围的物种消失。出于无数原因,我们需要学会成为地球上负责任的公民。但不幸的是,事实证明,要聚集资源和集体意愿来改变我们的生活方式极其困难。改变这种现实至关重要。
然而——尽管我很痛苦地说——作为一项权宜之计,我们应该考虑使用基因组测序技术来创建一个所有生物基因组的档案。这样的档案将有助于保护工作,并可能使我们能够带回已经灭绝的物种。这项工作可能花费与最初的人类基因组计划差不多——这是可行的,我们应该这样做。

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