记得读初中的时候,生物书上不是有个人类基因组计划吗?怎么这么多年过去了,反而是什么人工智能喧嚣尘上了?曾经教科书上说的人类最伟大的计划,人类基因组计划
首先,人类基因组计划没有我们想象、传说的那么“玄幻”。这个计划基本上就是测绘人类基因的最“基础”内容,这个计划在2005年就已经基本完成了。而且人工智能最近也没有怎么“喧嚣”,可能是最近的新闻热点比较集中而已。
说的直白一点,就是将人类基因都一个一个地测量出来。举个容易理解的例子,如果人类基因是一张光盘,那么我们这个计划就是读取光盘中的二进制代码。最后得到一大串精确的代码。就像“01010100010101010”这种类似的核苷酸序列。
但是,这些“代码”分别代表的什么意思,怎么表达,在我们人生的哪个阶段表达,合成什么物质,怎样控制细胞生长等等内容,我们并不完全了解。
按照我们目前的科学水平,生物水平,人类还无法将这些信息完全分析模拟出来。就好像把一张光盘上的二进制代码全部手抄下来,给石器时代的人看。他们是无法将这张光盘上的信息转换成声音图像的。
人类基因组计划的主要任务是人类的DNA测序,包括遗传图谱、物理图谱、序列图谱、转录图谱的四张谱图。此外还有测序技术、人类基因组序列变异、功能基因组技术、比较基因组学、社会、法律、伦理研究、生物信息学和计算生物学、教育培训等目的。
说的简单,但是测量出来这些基因顺序非常复杂.就拿物理图谱的测绘来说吧,要利用限制性内切酶将染色体切成片段,再根据重叠序列确定片段间连接顺序,以及遗传标志之间物理距离,还有碱基对或千碱基或兆碱基的图谱。
近年来,我们的生活中一直在享受着这个计划带来的福利。但是毕竟是科研项目,关注度肯定不如某些热门新闻那样火爆。这个计划基本将人类基因完全测量了出来,以供科研人员应用到生产生活中。就像一本字典那样,本身的价值名没有那么明显,但这是一个基础。
举个例子,第22对染色体的测绘研究,让我们了解了免疫系统、先天性心脏病、精神分裂、智力迟钝,等方面的病因。对这些病情的早期诊断与治疗有了更好的手段。
更了解人类的基因,可以使得要我更精准地针对靶点。达到有些广告里的“让药物直达病灶”之类的效果。这些广告都成了热门,但是没有人提到背后的基因组计划。还有当年类似的“增高”“减肥”之类的药物,都是通过基因的解码而诞生。只不过由于市场上充斥这大量的假药,使得我们已经不再相信这些广告。
除了在生物和医疗上的贡献,随之而来的还有基因武器,可以定向选择病毒针对某一特征基因段。
所以人类基因组计划,对生物、医疗等方面的贡献是巨大的。如果不是相关领域,不会太在意罢了。
对于基因的解读,人类还需要时日来研究。总有一天,会想我们想象的那样,可以通过改造基因,像对电脑编程一样,改变我们人类。不光解决疾病的问题,还可以改造我们的身体,可以适应更复杂的环境。想去水里生活,可长出鳃,想飞翔可以长出翅膀。
这问题太好了,正撞到生信人的枪口上。先举一个最近的例子,美国前总统卡特癌症治愈。
2015年8月,91岁高龄的美国前总统卡特宣布,自己被确诊患黑色素瘤,肿瘤已经从肝脏转移到大脑,但他将坚强的与癌症战斗。但仅仅过了4个月,出乎大多数人意料,卡特宣布对癌症斗争的胜利,癌细胞已经从大脑中消失。
这是怎么回事儿呢?首先强调,一切的一切,都源于人类基因组计划的实施!
大多数人都知道,奥巴马在2011年宣布了精准医疗计划,并在2015年国情咨文里宣布精准医疗计划已经取得了一定的成果。这个所谓的精准医疗,简单说就是针对每一个患者,基于基因检测的结果,给出个性化和精确有效的用药和治疗建议。
就拿癌症来说,这么多年一直无法攻克,就是因为每个人的基因组都不一样,临床开发的癌症靶向药物,可能对某些人管用,对另一些人却完全无效。而卡特总统,这次在接受靶向药物治疗的时候,先接受医生建议,接受了基因检测,随后进行了针对性的治疗和用药方案,由此取得了令人惊奇的效果。
而这之中最关键的基因检测,正是必须要依赖于人类基因组计划得到的人类参考基因组。如果没有参考基因组,一切都将化为泡影。而目前美国FDA已经批准了数项癌症精准治疗方案用于临床,中国相应的研发和产业化,也在近两三年内飞速成长。
其实像人类基因组计划这样的基础科学研究,可能在刚刚实施的时候,投入巨大,但往往看不到有什么实际的作用。但这类研究都是厚积薄发,一旦突破,将可能在短短时间内将人类的文明水准提升一个数量级。
这里提到的人工智能,作为生信人同样很看好。而且和人类基因组计划一样,也是生物信息从业者的碗中之物,此回答就不在这方面展开了。只是想善意的回应题主的质疑,恐惧和怀疑往往源于未知,多了解相关方面的知识,质疑不攻自破。
我先来介绍一下人类基因组计划。
首先,的确是有人类基因组这么个计划,它是从1990年正式开始,到2003年结束(原本打算是2005年结束的,结果提前完成了)。
人类基因组计划是由美国科学家领头,英、法、德、日、中六国科学家共同参与完成的,它与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。被誉为生命科学的“登月计划”。所以题主所说的骗局是不存在的啦!
这个计划的目的是绘测出人类基因组的全部顺序,了解人体内的奥秘。可以帮助治疗一系列的遗传类疾病,例如,遗传性结肠癌。
至于人工智能为什么最近这么火,还是和媒体的报道有关,毕竟我们老百姓由于受到科幻电影的影响(威尔斯密斯主演的《我,机器人》等等)对人工智能还是很感兴趣的,所以媒体为了流量当然会大量报道啦。
最后,人类基因组计划和人工智能代表着科学技术发展的两个方向,希望两者都能取得更大的进步,说不定在有生之年还能看到智能生化人呢!
上海科技报科普问答主持人:主任记者吴苡婷
我们现代人类社会的每一个阶段,都有比较火爆的科研方向,我做科技记者的这些年就遇到了几个很热的科研方向,人类基因组计划、新型显示技术、柔性材料技术、物联网技术、大数据技术、云计算技术、材料基因组计划等,技术发展的速度非常快,而且产业发展也是非常迅猛,当年我们报道的集成电路产业、生物医药产业、大数据产业等都已经走向成熟。目前世界经济发展和产业更新速度是前所未有的,比如手机制造的发展速度就很快,前些年霸占市场份额的诺基亚、摩托罗拉、爱立信等国际名牌在今天的市场上已经消失了。
我们一开始对人工智能技术感到惊叹是因为谷歌机器人的问世,它可以不断地战胜围棋高手。事实上,人工智能的发展与物联网技术、传感器技术、大数据技术、智能制造技术的发展分不开,在这个过程中,很多科学家又结合了先进的算法,打造出了高效率的人工智能技术。
今天,人工智能的应用领域非常广泛,我们今天使用的今日头条app平台就和人工智能的算法有密切关联,我们可以精准地接受到自己想看的新闻内容。人工智能应用最有价值的产业在工业生产领域,人力成本将大大下降,自动化技术将大大提高生产的效率,我们很多制造产业都会受益,我们制造的产品的精度会更高,生产速度会大大加快。当然在我们的交通建设、健康医疗、建筑制造、节能减排等方面,人工智能的发展空间更加大。
这么多年过去了,人类基因组计划早已经完工,孕育除了无数基因组学和精准医疗服务商,包括华大基因、贝瑞和康和诺禾致源等。
人工智能(AI)更像是一门技术,那么人工智能为什么这么火?
相信最著名的就是AlphaGo人机大战,之后迅速引起社会各界人士对人工智能领域的关注,而移动互联网这两年增长乏力,所以无论资本市场还是现实生活都需要人工智能, 2017可能真的是人工智能的元年。
而AI技术的火热发展,无疑将为基因测序和精准医疗行业的发展添砖添瓦。
据VentureBeat报道,全球14家有竞争力的AI初创公司,其中就有5家为AI医疗创业公司。由此可见,AI技术开始对准精准医疗,为互联网医疗的发展开辟一条新道路。
精准医疗主要包括精准诊断与精准治疗两个方面,可以通过精密仪器、生命科学等先进现代技术与我国传统经验整合,减小临床实践的不确定性,在保证精准的同时尽可能将损伤控制到最低。
那人工智能+精准医学要具备两个条件,第一个,要具备组学大数据的基础,我们知道,精准医学就是把组大数据用到临床当中来,所以第一个你要获取组学大数据,那么也就是获取基因组,蛋白组、转入组、代谢组等等这些组学数据,这些数据本身是没有用的。
第二步就是组学数据的挖掘,挖掘的话就会用到大数据分析的理论方法,也就是利用人工智能来进行挖掘分析,以知识为基础的方法用来挖掘这些组学,以获得在分子水平上跟疾病相关的知识,这是关键。
人类基因组计划可以看做研究遗传信息ATCG1.0版本,那么精准医学+AI就是2.0版本,相信未来还会有3.0,4.0等版本出现。
PS:人工智能属于各行各业,精准医疗只是极小一部分。
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只能说人类基因组计划与人工智能两者所属科学范畴不一样,人类基因组计划属于基础科学,基础科学以探索和揭示自然界物质运动形式的基本规律为目的,为应用科学和社会生产提供理论指导,基础科学的进步对普通生活产生实质性影响需要一定的周期,而且是一个潜移默化的过程,因此基础科学研究主要由政府资助研究。而人工智能属于应用科学,用来来解决实际问题,应用科学能够迅速进入商业应用并且为企业创造利润,所以一般由企业推动研究,如各种科技公司在现代智能手机上开发的新技术,如果说应用科学是一座高楼大厦的话,基础科学就是造就高楼大厦的钢筋、水泥,没有建筑材料就没有办法盖高楼大厦。
人类基因组计划不仅完成了人类基因组图谱,更重要的是推动的DNA测序技术的迅速发展,使得现在高通量测序能够在低成本下进行,可能普通人对高通量测序的应用不够了解,举一个高通量测序技术的应用:全基因组关联分析(GWAS)在2017年的部分研究进展:
发表在Cell期刊上研究成果“Genomic Patterns of De Novo Mutation in Simplex Autism”揭示了自闭症儿童中的关键基因突变;Journal of Allergy and Clinical Immunology上发表的通过GWAS研究发现了和机体花生过敏相关的基因c11orf30/EMSY (EMSY);Nature Genetics上发表的全基因组关联研究鉴别出了肺癌的十个新型易感性位点;Nature Genetics发表的全基因组测序和血液代谢物分析的研究找出 了90 种能够导致血液中某些代谢物水平异常的罕见基因变异;基因组所黄三文研究员和佛罗里达大学Harry Klee教授的研究团队通过400多种番茄品种测序发现了番茄风味调控的机制等等等等。
总之,无论科学上还是生活中都没有一劳永逸的解决方法,你以为有钱就行了可是你会发现月薪百万也还会有很多担忧的事情。爱因斯坦还研究过“大统一理论”试图来解释宇宙呢。
说简单点,基因组就是天书,人类只是知道天书上的字怎么写的,但还不完全知道其意义。并且行使功能的是蛋白,从基因到蛋白之间还有无数位点及通路,人类还没有弄明白。加上一知半解的媒体报喜不报忧。所以还有很长的一段路要走。
基因组完全失败了。当初预想会攻克癌症什么的,二十一世纪是生物学世纪什么的。结果什么都没实现。基因组后又开展了蛋白组学,表观遗传组学等测序,也是然并卵。医学没什么进展,二十一世纪也和生物学没啥关系。
现在看基因组学最大的贡献就是使事情更糟糕,新技术没有攻克什么疾病,反而带来一堆疾病。所有的基因编辑都是越改越差,转基因植物已经成为一种生态灾难,为了赚钱,种子公司将植物种子的繁殖能力去掉了,导致只能每年买它们的种子。为了确保这一点,他们要消灭所有能生成有繁殖力种子的自然物种。
关于基因工程问题我这么看:于一异,俱非俱,有非有,无非无。
人们发现了人类DNA,发现了许多物种的DNA。自从发现了DNA以后,人们好像发现了生命命运的窗户。事实也是如此,DNA的确是生命的密码儿。可是经过人类社会的大力研究,能够做的工作很多,可是成功的希望不确定。之所以如此是因为生命密码的完整性是整个DNA的共识,人类对DNA的认识相当肤浅,甚至希望用嫁接方法就可以完成基因工程了!可是基因的复制是不可思议的!也就说基因对未来具有一致性的理解。
人类坐胎的例证就是这样,一个和人的形态看是没有必然性基因,可是通过坐胎着床最后变成一个完整的婴儿。
基因的DNA具有自我复制的能力,可是一个细胞具有人体器官的全部。
也你说DNA携带许多人类至今无法解读的信息携带。这些携带人类无法解读究竟是如何存在的。
所以生物工程遇到了包括感知设备在内的窘困。整个研发无方向。
人类知道能力的提高是划时代的了,人们可以在纳米尺度光刻。使得半导体技术空前发展。
半导体的技术应用拓展了人类的能力存在,计算机技术进一步和人类的智慧想接变得非常现实。科学有科学的规律性。就目前来说,人类建设物质世界的半导体技术是非常可行的拓展人类行为能力的载体了。所以面向人工智能比较现实。
如果说是社会提倡,科学和社会提倡有关系,但是人类的认识能动范围也必须是已知的,在未知领域的努力是应当的,但是社会行为就回有盲目性了。。。哈哈??
人类基因组计划搁置的原因,可能是因为,人们终于发现,以人的能力,是无法从海量的基因测序数据中,提取出与某种特种疾病相对应的基因系列。但这种情况,会在大数据时代,人工智能时代,得到彻底的改善。
现在的人类基因组计划与人工智能是相辅相成的关系。只要对多人测序,得到多人的基因序列与每个序列对应个体的疾病,外貌,性格特征,深度学习技术都会帮你找到一一的对应关系。所以这两个领域都会飞速发展。
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