The Ambitious Quest To Genetically Map All Known Vertebrates
14:30 Share

脊椎动物基因组计划：这是一个由国际科学家团队发起的大胆尝试，旨在创建一个“基因方舟”，对大约7万种动物物种进行基因组测序。希望通过所有这些基因测序，科学家能够回答一些基本但重要的问题，例如：是什么让鸟成为鸟？是什么让哺乳动物成为哺乳动物？此外，由于许多物种濒临灭绝，科学家能否在它们灭绝之前记录下它们的遗传信息——或者更好的是，也许能够帮助拯救这些物种免于灭绝？客座主持人乔恩·汉密尔顿，我们最喜欢的科学记者之一，与该项目主席埃里克·贾维斯进行了交谈，了解这个动物基因组方舟对我们未来的意义——以及为什么鸭嘴兽有资格优先登机。想听更多动物故事吗？请发送邮件至[email protected]，我们会阅读每一封邮件。收听Short Wave的每一集，无需广告，并通过注册Short Wave+ (plus.npr.org/shortwave) 支持我们在NPR的工作。了解更多关于赞助商信息选择：podcastchoices.com/adchoices NPR隐私政策</context> <raw_text>0 此消息来自Soladyne。昨天的存储方法无法满足当今人工智能雄心的需求。Soladyne固态存储解决方案更大、更快、更节能，针对人工智能进行了优化。访问storageforai.com了解更多信息。您正在收听来自NPR的Shortwave。嘿，嘿，Shortwavers。我是约翰·汉密尔顿，代班丽吉娜·巴伯，她正在南半球某个地方旅行。

这是一个问题。是什么使人类与众不同？早在2003年，就有一种想法认为科学家可能即将解答这个问题，因为他们或多或少地完成了人类基因组图谱。这意味着他们可以解读构建和维持我们物种成员所需的所有遗传指令。

但这仅仅是个开始，因为基因组只是单个物种的遗传蓝图。为了了解人类与其他动物的不同之处以及动物彼此之间的不同之处，科学家需要大量的基因组。幸运的是，他们正在努力。因此，我们试图对每个物种取一到两个个体，并对该动物的遗传密码进行测序，即代表该物种的整个动物遗传密码。

并对所有物种都这样做。我们将其放入一个名为GenomeArc的数据库中，这是一个双关语，就像一个方舟，基本上是为了保存地球上所有物种的遗传密码。这是洛克菲勒大学的舞蹈家和神经科学家埃里克·贾维斯所说的话，他说这些天他非常热衷于基因组学。他也是鸟类大脑回路的专家，这些回路使包括人类和一些鸟类在内的物种能够学习新的发声。

埃里克是脊椎动物基因组计划的主席。这是一个国际科学家团队，计划对大约7万个物种进行基因组测序。第一阶段侧重于大约260个物种，包括蝙蝠、蜂鸟，甚至乌龟。埃里克说，拥有这些基因组将有助于回答一些关于进化和生物学的基本问题。是什么让鸟成为鸟？是什么让哺乳动物成为哺乳动物？是什么让鱼成为鱼？对所有这些物种进行测序后，我们将能够

深入研究，找出使每个谱系与其他谱系不同的特征。埃里克说还有另一个原因。有许多物种濒临灭绝，没有时间做太多事情。我们可以捕捉它们的遗传数据，防止它们灭绝，甚至可以捕捉它们来帮助拯救种群免于灭绝。

所以，对我来说，参与这样一个项目并担任主席是一个道义上的理由。今天的节目中，我们将讨论收集充满动物基因组的方舟的努力及其对我们未来的意义。此外，为什么鸭嘴兽有资格优先登机。您正在收听NPR的科学播客Shortwave。

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我知道舞蹈让你走上了脑科学之路，因为你想了解大脑如何控制身体。然后，脑科学让你研究允许一些鸟类学习非常复杂的发声的回路。那么，你是如何进入遗传学和基因组学的呢？我一直对遗传学，特别是复杂行为的遗传学感兴趣。

当我开始需要来自多个物种的遗传数据时，我依赖于其他基因组专家来产生这些数据并与我合作，我们将利用这些数据来寻找发声学习或飞行等有趣事物的潜在遗传基础。

我们在2014年做了一批鸟类基因组，这在修订鸟类家谱方面引起了很大的轰动。我们能够发现趋同的遗传差异或基因，这些基因在人类和鸣禽大脑中对言语和鸣叫的调控发生了变化。当我们去研究这些基因在发声学习大脑回路中的功能时，

我的学生和博士后发现我们必须修复的所有这些错误，并再次对多个物种的这些基因进行测序，花费的不仅仅是几个月，有时是几年，以及数千美元来重复一些工作，因为基因组质量差。当我被要求领导脊椎动物基因组项目时，因为我们在鸟类研究方面取得了成功，

我有点勉强地接受了，并与我在这个全球项目中的同事达成协议，在我们开始对所有这些物种进行测序之前，我们将把生产尽可能高质量的基因组数据作为一项使命。他们同意了，这就是我参与基因组学的方式。

那么，鸟类系统基因组学项目的教训是什么呢？是把它做好？是的，我们在最初几年吸取了教训，那就是不能仅仅关注数量。否则，科学就会受到影响。所以这让我们耽误了几年。我说，如果我们要付出所有这些努力

试图弄清楚如何产生人类、灵长类动物、乌龟、鸟类、鱼类的高质量基因组，它们各自有不同类型的要求。让我们把它们都做了吧。

在脊椎动物项目中，你们是如何决定首先选择哪些动物的？为什么你们选择了鸭嘴兽？是的，鸭嘴兽代表着，它们不是胎盘哺乳动物。它们实际上产卵，对吧？所以它们位于哺乳动物家谱的基础分支上，而且在这个谱系中只剩下少数物种了。

因此，拥有鸭嘴兽将帮助我们了解哺乳动物的起源，对吧？将帮助我们了解产卵哺乳动物和子宫内哺乳动物（胎盘哺乳动物）之间的遗传差异。所以我很想知道，我的意思是，我认为你是一个研究发声学习的人，你研究鸟类。那么，这个项目对你的研究有什么作用呢？

是的，我自己的发声学习和语言研究。所以模仿声音的能力，就像我们现在正在做的那样，产生我们在成年和童年时期学习的模仿声音，这非常罕见。我们有它，鸣禽、鹦鹉、蜂鸟，在鸟类中都有。

海豚、海豹和蝙蝠，以及哺乳动物中的鲸类动物。这些实际上是鲸鱼和海豚，还有大象。这是一个非常罕见的特征。但是我们所有拥有这种能力的人都趋同于大脑解剖结构中的类似解决方案，到目前为止，我们已经能够检查这些解决方案。我们一直在寻找是否存在类似的遗传解决方案来控制允许我们产生口语的大脑解剖结构。

因此，为了回答这个问题，为了了解它是如何进化的，为了了解它在所有这些不同物种中是相似地工作还是不同地工作，我们需要所有这些不同物种的基因组。这就是它如何影响我个人。你会弄清楚产生发声学习需要哪些大脑回路吗？

是的，这是我的目标。对。我相信通过拥有这260个物种，我们将更好地掌握弄清楚潜在基因以及我们所说的这些基因如何相互作用的基因网络。

在下一级，代表所有科，将超过1200个物种。我们进行了一项研究，仅根据行为本身就表明，某些鸣禽物种在其模仿声音的能力上比其他物种更先进，包括人类语音。例如，蓝知更鸟非常擅长，而斑胸草雀则还可以。

我们发现，更先进的发声学习能力与解决问题的能力之间存在良好的线性相关性。因此，在第二阶段，我们希望能够询问在特定行为方面更先进或更不先进的物种的基因组，并获得更详细的发声学习技能的潜在遗传学信息。

我认为你提到的能够进行发声学习的物种并非偶然，这些物种是我们认为拥有相当先进的大脑能力的物种。绝对的。许多人甚至没有意识到这一点。如果你让人们说，哪些动物最聪明，对吧，他们会在没有意识到的情况下说出海豚，他们会说大象，对吧？

他们会说乌鸦，这是一种鸣禽或鹦鹉。因此，在我们对聪明动物和发声学习者的自然感知中，存在高度重叠。所以我称之为发声学习认知复合体，其中模仿声音和用学习到的发声进行交流的能力

与一系列似乎共同进化的复杂行为相关，其中之一是解决问题，另一个是意想不到的舞蹈，以非常有节奏的方式将身体动作与声音同步。

其他物种似乎无法像发声学习者那样做得很好。当您谈到功能上的相似性时，听起来我们可能发现我们人类与某些鸟类的共同点比与，你知道，狨猴更多。没错。我认为这也意味着，对于我们正在获取遗传数据的这些物种，我们也必须创建一个性状数据库。

我们可以说出共同点是什么以及这些共同点是如何通过趋同进化或从共同祖先继承而来的。如果我们真的理解了言语产生或任何这些事情背后遗传学的细节，这是否表明将会有方法使用，比如说，基因工程来制造这些回路或转移这些回路？

是的，实际上。这个想法是我们小组在这里正在追求的，试图对大脑中的发声交流回路进行基因工程或增强，实际上是在小鼠身上。我们刚刚提交了一份预印本，我们将看看它将如何被审查。但这是我最喜欢的实验之一，因为它利用了我们通过比较遗传学学习的发现

比较神经科学的复杂性状，并试图重现这种能力的进化，我认为我们需要很多年才能真正了解这些大脑回路的工作原理。但是，你可以采取一小步，尝试设计这些大脑回路。现在，如果你能够做到这一点，比如说在小鼠身上，或者修复鸣禽中的大脑回路，

为什么不能增强人类的发声交流回路或修复它们呢？你知道，如果由于中风或某种遗传疾病导致某些连接中断的话？这就是基因工程的用武之地。你会重建电路。没错。或者也许加入以前不存在的新电路。没错，没错。我知道这方面存在伦理问题，但总有一天会到来。

你认为我们最终会找到是什么使我们成为人类的答案吗？是的，我认为我们会，我的预测，甚至不是预测，因为我们已经发现了。我们发现我们必须小心不要对是什么使我们成为人类做出假设，或者，你知道，不要过于随意地使用“独特”这个词。

当我们谈论自己时，是的，我们可以看看外面的世界，发现，你知道，我们一直是唯一建造这些巨大的高楼大厦和飞机等的物种。但是还有其他物种在那里建造由天然产品制成的房屋。园丁鸟，对吧？它们建造的房屋可以使用30年，它们用于吸引配偶，用于，你知道，住所等等。

因此，我们还必须重新分类我们认为是先进的、复杂的、智能的行为。我认为我们将学习更多关于是什么使我们独特的东西。我们将学习更多关于是什么使我们相同的东西。埃里克，非常感谢你抽出时间。和你交谈真是太荣幸了。感谢你提出所有精彩的问题。

到2024年末，脊椎动物基因组项目已经完成了其最初260个物种的大约80%。埃里克说，这些数据足以开始回答是什么让鸟成为鸟，以及是什么让鱼成为鱼的问题。他说，要了解是什么使人类独一无二，还需要更多的基因组。

本集由杰西卡·杨制作。它由我们的节目主持人丽贝卡·拉米雷斯编辑。泰勒·琼斯核实了事实。克韦西·李是音频工程师。贝丝·多诺万是我们的高级总监。科林·坎贝尔是我们的播客战略高级副总裁。我是约翰·汉密尔顿。感谢收听来自NPR的Shortwave。

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