生命的“国库”：探秘首个国家基因库

国家基因库样本类型-回复什么是国家基因库样本类型？国家基因库样本类型是指存放在国家基因库中的各类生物样本的分类。

国家基因库作为一个国家级的科研基础设施，通常是由政府主导建设和管理，用于集中存储、管理和利用各类的生物样本，以推动基因组学研究和应用的发展。

国家基因库样本类型的分类是根据样本的来源和性质来进行的。

下面将一一介绍几种常见的国家基因库样本类型。

1. 动物样本：国家基因库收集和存储了各种动物的样本，包括鸟类、兽类、鱼类、昆虫等。

这些样本通常来自于自然资源调查、生态环境监测、濒危物种保护等领域的研究项目。

例如，鸟类样本可以用于鸟类种类鉴定、候鸟迁徙研究等。

这些动物样本在国家基因库中可以提供给科研人员和利益相关者使用，促进动物学研究的进展。

2. 植物样本：国家基因库还收集和存储各种植物的样本，包括野生植物和栽培植物。

这些样本通常来自于植物分类和系统发育研究、植物资源保护和利用研究等项目。

植物样本可以用于鉴定植物种类、获得遗传信息、进行亲缘关系分析等。

国家基因库中的植物样本可以为植物学研究和农业领域的品种改良提供重要的资源。

3. 微生物样本：微生物是国家基因库中另一个重要的样本类型。

国家基因库收集和储存了各种微生物样本，包括细菌、真菌、病毒等。

这些样本可以用于微生物分类和系统进化研究、新药开发、疫苗研发、疫情监测等领域。

国家基因库中的微生物样本可以为防疫工作、抗感染药物研发等提供重要的资源和数据支持。

4. 人类样本：人类样本是国家基因库中最重要的样本之一。

国家基因库收集和储存了大量的人类样本，包括血液、组织、细胞等。

这些样本通常是从参与科研项目的志愿者或者病人中获得的。

人类样本可以用于基因组学研究、疾病诊断和治疗研究、法医学鉴定等。

在国家基因库中，人类样本需要严格遵守伦理规范和法律法规，保护志愿者和病人的隐私和权益。

国家基因库样本类型的分类不仅可以方便国家基因库的管理和利用，也可以为各类基因组学研究和应用提供重要的资源和支持。

参观华大基因库观后感《参观华大基因库观后感》一嘿，朋友们！我刚从华大基因库参观回来，心情那叫一个激动！一走进华大基因库，就感觉像是走进了一个神秘的科学世界。

到处都是高大上的仪器设备，还有一群超级厉害的科学家们在忙碌着。

我看到那些基因样本，整个人都惊呆了！原来小小的基因里面藏着这么多的秘密。

它们就像是一本本无字天书，等待着人们去解读。

听着讲解员的介绍，我才知道基因的作用有多大。

它能决定我们的长相、性格，甚至还能预测未来可能会得的病。

这也太神奇了吧！还有那些基因测序的技术，简直酷毙了！感觉就像是在探索生命的密码，一点点揭开大自然的神秘面纱。

我在想，如果我们能更好地利用基因技术，那是不是就能攻克好多疑难杂症，让人们都能健健康康的呢？这次参观真的让我大开眼界，也让我对生命科学充满了好奇和敬畏。

我觉得未来的世界，基因技术一定会发挥更大的作用，带来更多的惊喜！《参观华大基因库观后感》二亲人们，我来跟你们讲讲我参观华大基因库的事儿！刚到那儿的时候，我心里还在嘀咕，这基因库到底是啥样的呀？结果一进去，哇塞！完全超乎我的想象。

里面的环境超级高大上，但是又不会让人觉得有距离感。

那些展示的基因样本和图表，虽然一开始我看得有点懵，但是慢慢地，就好像能感受到其中的奥秘。

我了解到基因就像是我们身体的“指挥官”，指挥着我们的一切。

而且通过研究基因，还能帮助我们更好地了解自己，预防疾病。

这可太重要啦！看着科研人员们认真工作的样子，我真心佩服。

他们就像是一群生命的侦探，在基因的世界里寻找线索，为人类的健康努力着。

我还体验了一些互动的展示项目，特别有趣。

感觉自己仿佛也参与到了基因的研究当中，那种感觉真的很棒！这次参观让我对科学的力量有了更深的认识。

我决定回去以后要多学习这方面的知识，说不定以后我也能为基因科学的发展贡献一份力量呢！反正这次参观真的太棒啦，我会一直记住的！。

中国建成全球最大的“基因库”，耗资11.8亿，比银行金库还
宝贵！
国家基因库将来应用方向重点在人类健康及新型农业领域。

以人类健康应用为例，以便验证技术的可靠性，确定最佳策略，同时要充分考虑人群差异。

而国家基因库就可以提供大数据支持。

这是中国第一个也是唯一的一个获批筹建的国家基因库，其重要性不言而喻。

深圳国家基因库位于深圳市大鹏新区大鹏街道下沙片区禾塘仔，占地面积超过5万平方米，建筑总面积11.6万平方米，分两期建设。

其中Ⅰ期建筑面积4.75万平方米（基因信息数据库Ⅰ期2.55万平米，生物样本资源库I期2.2万平米）。

建成后将成为全球首个地下基因样本存储中心和全球核心基因资源的永久保存基地。

这里拥有华大基因自主研发的150台BGI-Seq500基因测序仪，以及一台造价2000万美元的Revolocity超级测序仪。

这些价值N个亿的设备，每天将产生大量的数据。

国家基因库为样本提供了四种选择，分别是4℃冷库、-20℃冷库、-80℃冷库和液氮。

而且全球最大精子库50%客户竟是单身女性。

国家基因库的建成，将会提高我国生命科学研究水平和国际影响力，促进我国生物产业发展，大大推进国家科技平台与社会经济发展的紧密结合。

未来，将以“三库两平台”结构及功能，从资源到科研、产业的全贯穿全覆盖的模式，实现大资源、大数据、大科学、大产业的联动；形成全球基因库网络。

揭秘国家基因库作者：来源：《中学科技》2017年第01期2016年9月22日，位于深圳大鹏新区，占地面积超过5万平方米，总建筑面积11.6万平方米的国家基因库正式运营。

国家基因库的核心是基因保存，截至目前，国家基因库的基因信息数据总量达60PB，生物样本存储能力达1000万份，其可访问数据量和数据存储能力，以及可访问样本量和样本存储能力均居世界前列。

Tips：1PB到底有多大以一部电影500MB计算，1PB=1024TB=10242GB=10243MB，相当于200多万部电影。

假设一个人一天看一部电影，需要5000多年才能看完。

基因——控制生命活动的“密码”基因又称遗传因子，不同的基因包含着不同的遗传信息，从而使生物具有不同的性状。

例如有的基因决定你是什么血型，有的基因决定你是蓝眼睛还是黑眼睛。

植物、动物、真菌以及细菌的细胞中都有很多基因，而人类的头发、牙齿以及血样、脐带血、干细胞也包含着人的基因序列。

基因到底是如何控制生物体性状的呢？基因是具有遗传效应的DNA片段。

构成DNA的四种脱氧核苷酸呈线性排列，它们各含有一种碱基，四种碱基各不相同，由此基因上碱基序列便含有特定的遗传信息。

遗传信息的表达是这样进行的：DNA上的碱基序列转录形成信使RNA的碱基序列，信使RNA上相邻的三个碱基对应一个密码子，编码形成一个氨基酸，DNA 的碱基序列由此便确定了构成蛋白质的氨基酸序列。

正是通过这一信息传递过程，基因上抽象的遗传信息被翻译成特定的蛋白质。

蛋白质是生命活动的体现者，基因正是通过控制蛋白质的合成，从而控制生物体性状的。

揭开国家基因库的神秘面纱国家基因库是宝贵的生物资源平台，它犹如人类博物馆、植物园、动物园、微生物馆的一个集合。

这里不单搜集了生物的基因数据，还包含植物、昆虫、鸟类等生物样本。

农耕时代的核心资源是耕地，工业时代是能源，而生命科学时代则是基因。

国家基因库储存了来自全球的生物样本、生物信息数据，不仅能有效保护、开发和利用我国珍贵的遗传资源，提高我国生命科学研究水平，还有利于促进我国生命科学和生物产业的发展，维护国家生物信息安全。

4.3 “探界者”钟扬分层练习阅读下面的文字，完成下面小题。

种质资源，事关国家生态安全，事关人类未来。

作为绝大多数物种重大研究成果基础和未来科技较量必争之地的种质资源是物种遗传信息的一种载体。

青藏高原，这片国际生物多样性的热点地区，拥有我国最大的生物基因库，但由于高寒艰险、环境恶劣，植物学家很少涉足，物种数量被严重低估。

即使在全世界最大的种质资源库中，也没有中国西藏地区植物的影子。

作为一名生物学家，复旦大学生命科学学院教授钟扬决定行动起来。

在世界屋脊采集种子的艰苦，非亲历难以想象。

每一种植物的样本数量要达到5000粒，濒危物种样本一般需要500粒。

为了保证植物遗传信息独立，每个样本之间的距离不能少于50公里，同时在整个西藏境内，任何一个物种的样本不能超过5个群体……于是，在广袤的高原上，钟扬有时一天要奔波800公里。

早上五六点出发，晚上八九点钟到达宿营点，之后还需要连续几个小时整理标本，一天睡3个小时是常态。

并不是说去过西藏很多次，高原反应就不存在了。

事实上，高原反应有10多种，钟扬每次进藏都会遭遇几种。

他曾连续十几天腹泻，却坚持野外采样。

藏族同事给他起了个别名——钟大胆。

因为不管山多高、水多凉，不管多么危险、多么困难，只要对研究有帮助，他就一往无前。

1．文中画横线处是个长句，请改成三个较短的语句。

可以改变语序、少量增删词语，但不得改变原意。

2．文中画波浪线的句子使用了数字，请分析其特点及表达效果。

阅读下面的文字，完成下面小题。

钟扬是从未止步的“跨界者”。

中国科学技术大学少年班基础课程结束，17岁的钟扬选择转入无线电电子学系学习。

这个专业横跨“无线电”和“电子学”两大学科，需要敏锐的跨学科领悟力和持之以恒的坚持力，而这两点正是钟扬的特质，这种“跨界”的学科也给予他更宽广的想象和驰骋空间。

然而钟扬自己也没有想到，学了无线电电子学，后来分配到中科院武汉植物研究所。

那时的植物学界习惯于传统的植物学研究方法，对数量分类学嗤之以鼻。

国家基因库猛犸象的故事
猛犸象是一种已经灭绝的巨型象科动物。

它们生活在冰河时代，身体巨大，长有长长的象牙和毛茸茸的皮肤，可以在严寒的冰原上生存。

然而，随着气候变化和人类的大规模猎杀，猛犸象于约4,000年前逐渐灭绝。

在近年来，随着DNA技术的进步，科学家们在北极地区发掘出了保存完好的猛犸象化石，并从中获得了大量的DNA信息。

这些DNA信息有助于我们更好地了解猛犸象的生物学特征、行为习性和种群演化历程。

为了加强对猛犸象DNA信息的保护和研究，各国科学家们联合建立了一个名为“国家基因库”的数据库。

这个数据库存储着全球范围内不同物种的DNA序列信息，包括了猛犸象的DNA。

通过分析这些DNA信息，科学家们可以对猛犸象进行深入研究，并有望通过基因编辑等技术来复活这种神秘的古生物。

然而，与此同时，也有人担心，复活猛犸象可能会对当地生态环境造成影响。

因此，国际社会也在积极探索如何平衡科技进步和环境保护之间的关系。

国家基因库概述张勇;万仟;程乐;周欣;汪建;李启沅;王县;周晓琳;魏冬琼;严志祥;王世鹏;钱璞毅;孙啸【期刊名称】《转化医学研究（电子版）》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】国家基因库是服务于国家战略需求的国家级公益性创新科研及产业基础设施建设项目。

2011年1月，国家发展改革委员会正式批复同意依托深圳华大基因研究院组建深圳国家基因库。

同年10月国家发展改革委员会、财政部、工业和信息化部、国家卫生计划生育委员会（原卫生部）联合批复同意深圳国家基因库建设方案，相关项目列入国家战略性新兴产业发展专项资金计划。

国家基因库建立集资源样本库、生物信息库、生物资源信息网络为一体的发展及运营模式，并由深圳华大基因研究院组建及运营，拟通过建立高水平的生物资源样本库、高效的生物信息数据处理、存储与管理系统以及覆盖广泛的联盟网络，有效保护、合理开发和利用我国生物资源及基因数据资源，该项目的建设实施有利于保护我国珍贵且特有的遗传资源，实现样本资源、基因及数据资源共享开发利用，提高我国遗传资源样本和基因信息数据的储存、分析、管理和应用能力，进而推动生命科学和生物产业发展。

这对于我们国家抢占未来生物经济的战略制高点、掌控生物遗传资源、基因战略资源，具有极其重要的战略意义。

%China National Genebank-Shenzhen(CNGB)is a national nonprofit institute,which is founded to serve the strategic needs of the Chinese government and to boost innovative scientific research and the infrastructure construction for biological industries.In January 2011,CNGB was approved by the National Development and Reform Commission (NDRC).Later in 2011,theConstruction Scheme of CNGB was jointly approved by NDRC,the Ministry of Finance (MOF),the Ministry of Industry and TechnologyInformation(MIIT)and the National Health and Family Planning Commis-sion(NHFPC,The original Ministry of Health),funded in the Special Fund Plan for the Development ofNational Strategic Emerging GB is established and operated by BGI-Shenzhen characterizing in a creative development model which combines biological bank,informatics bank and biological resources information consortium network together.With the goal of establishing a world-leading biological bank,with highly efficient biological information data processing,storage and manage-ment system and comprehensive consortium network,CNGB provides effective protection as well as rational utilization of the Chinese massive bio-resources(include both human and non-human specimen)and related clinical(or phenotypic)information and OMICS data.The establishment of CNGB is essential for protecting genetic resources in China,for realizing the develop-ment and application as well as sharing of sample and data GB also strives to improve the capabilities of storing, analyzing,managing and utilizing of specimen and relevant information storage,analysis,management and applications,which will consequently propel the development of biological industry and life science.In summary,CNGB has great strategic signifi-cant importance for our country to seize the commanding heights of bio-economy,and to possess take control of the strategic biological genetic resources and genetic data.【总页数】7页(P111-117)【作者】张勇;万仟;程乐;周欣;汪建;李启沅;王县;周晓琳;魏冬琼;严志祥;王世鹏;钱璞毅;孙啸【作者单位】深圳国家基因库，深圳 518083; 深圳华大基因研究院，深圳518083;深圳国家基因库，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083; 深圳华大基因研究院，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083; 深圳华大基因研究院，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083; 深圳华大基因研究院，深圳518083;深圳国家基因库，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳518083;深圳国家基因库，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083;深圳国家基因库，深圳 518083【正文语种】中文【相关文献】1.扎实做好基因库保护工作助推家禽业可持续发展——国家级地方鸡种基因库(江苏)保种工作情况汇报 [J], 江苏省家禽科学研究所2.扎实做好基因库保护工作助推家禽业可持续发展-国家级地方鸡种基因库（江苏）保种工作情况汇报 [J], ;3.国家基因库概述 [J], 张勇李启沅王县周晓琳魏冬琼严志祥王世鹏钱璞毅孙啸万仟程乐周欣汪建GBdb:国家基因库生命大数据平台 [J], 陈凤珍;单日强;曾文君;王博;王韧;徐讯;魏晓锋;游丽金;杨帆;王丽娜;郭学芹;高飞;华聪;谈聪;方林5.石狮市举行“国家水禽品种资源基因库项目”竣工暨“国家水禽品种资源基因库”揭牌仪式 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基因库——濒危物种的诺亚方舟【摘要】：：近几个世纪以来，全世界灭绝的野生动植物种类数以千计。

当下世界各国投入了很大的财力和物力,利用很多常规的方法来保护生物多样性，并取得了很大的成果.本文提出建立基因库的现代生物基因工程技术来保护这些动物的思路以高效率地扩大动物种群和实现遗传种质资源的保存，并且列举一些国内外最新的基因库方面的成果。

【关键词】：基因库濒危物种生物多样性国家级基因库国家级地方基因库【正文】：目前，据世界自然保护联盟统计的数字表明：目前物种灭绝的速度为每小时一个物种种，并正以百倍的速度增长。

传统资源保护措施如划定保护区，能很好地保存物种的多样性，保护濒危物种，但由于保护区面积大、偷猎现象屡禁不止、投资大，时间长，容易出现近亲繁殖物种衰退等现象等问题，以及试管技术、克隆技术、冷冻保存技术等基因工程技术的新成果问世，为动物遗传资源的保存和利用创造了新途径，建造“诺亚方舟”不再是天方夜谭。

由于气候变化和栖息地被破坏，世界上很多动物都面临着灭绝危险，为了保存那些在下一代就可能灭绝的动物的遗传信息以备将来使用，科学家们正在建立濒危动物基因库。

基因库就是一定时间内一个物种全部个体所拥有的全部基因。

它包含了这个物种的全部遗传信息。

建立基因库，不仅可以保存濒危物种的遗传信息，还可以进行一些品种改良的实验，甚至是根据现有要求对一个品种做转基因改造，生产基因工程产品如胰岛素之类的药物。

通过收集和保存各种有价值的物种资源，还可以有目的地建立大规模的资源库或保护区，保护物种的多样性，对生态环境起到保护和监测作用。

基因库建立的方法有很多种，有农作物种子的零下20℃低温贮藏，动物细胞的保存，胚胎的冷冻保存技术，冷冻动物的精子和卵子也属于该基因库的范围。

在德国新建的基因库不仅包括珍稀及濒危动物的基因，而且还包括现在还生存的各种野生动物的基因。

据该项目负责人京特.弗尔称，建立这样一个包含所有野生动物的基因库，是因为目前世界上还没有系统地搜集所有的野生动物基因，其次是新的基因库将存储可供繁殖的动物细胞，主要是动物干细胞，第三是采用冷冻技术，将温度自动控制在零下196℃，这对于一个大型基因库来说也是首例。

参观种质基因库的感受让我感受到了篇一：参观种质基因库的感受让我感受到了大自然的奇妙和人类的智慧。

在这个世界上，生物多样性是我们共同的财富，而种质基因库则是保护和保存这些宝贵资源的重要场所。

当我踏入种质基因库的大门时，我被各种各样的植物和动物的多样性所震撼。

这里收藏着来自各个地方的珍稀植物、动物和微生物的种子、花粉、胚胎等遗传物质。

无论是茂密的雨林植被还是高山上的特有物种，都能在这里找到它们的足迹。

参观过程中，我了解到种质基因库的重要性和它背后的科学工作。

这些基因库不仅仅是一个储存植物和动物物种的地方，更是对生物多样性进行科学保护和利用的中心。

通过收集、保存和研究这些遗传资源，研究人员可以在农业、医药、环境保护等领域做出重要贡献。

在参观过程中，我还了解到了许多种质基因库的具体工作。

种质资源的收集需要对植物和动物进行深入的研究和采集，同时要严格遵守法律和伦理规范。

这些物种的保存和管理也需要科学的方法和技术，以确保它们的遗传多样性不会丧失。

此外，种质基因库还致力于推动科学研究和教育，培养未来的生物多样性保护人才。

参观种质基因库的感受让我深刻体会到了人类与大自然之间的紧密联系。

我们是地球上的一部分，我们的生存和发展都依赖于生物多样性的保护和利用。

只有通过建立更多的种质基因库，我们才能更好地了解和保护地球上的各种物种，为未来的世代创造更美好的生活。

总结起来，参观种质基因库的经历让我感受到了生物多样性之美和人类智慧的结合。

这个世界上的每一个物种都有其独特的价值和作用，我们应该珍惜和保护它们，为地球的未来和人类的幸福做出贡献。

篇二：参观种质基因库的感受让我感受到了人类对自然资源的珍视和保护意识的提高。

种质基因库是一个存放着数以万计种植物、动物和微生物的遗传资源的库房，它们是我们生态系统的宝贵财富。

在参观过程中，我被这些多样性的生物种类所震撼，这些种类不仅拥有丰富的形态和功能特征，还承载了无限的生物信息和遗传变异。

创新中国生命观后感精选01近日首播收官的央视系列纪录片《创新中国》中，华大不止一次亮相。

除了《潮起》里的大国重器国产基因测序仪，《生命》分集中还讲述了几乎容纳了整个世界的物种、让人惊叹的深圳国家基因库。

在事关人类生存的问题上，生命科学带来的突破可能比其他任何领域都更加令人惊喜。

死亡之症不断被攻克，绝境中重获生机。

生存质量将空前提高，返老还童似乎不再是天方夜谭。

在深圳大鹏新区，就有一栋酝酿着勃勃野心的大楼——这个占地不到12万平方米的建筑，是全球最大的综合性基因库——深圳国家基因库。

在这里，无数生命以数字形态获得了永生。

经过一年多的运营，目前深圳国家基因库生物资源样本库已具备2500万份可溯源性生物样本的存储能力，已存储高质量、可溯源样本量2000多万份；生物信息数据库实现500PB的数据访问支持能力，存储容量60PB，累计保存了18PB数据，并建成全球最大的基因组高性能计算中心及生命数据开发共享平台，其构建的40多个数据库，总访问量达1.18亿；生物活体库以保护和保存世界约三十万种植物、百万种动物、近千万种微生物活体资源为目标，目前四个国内生物活体库已挂牌和开展项目；数字化平台数据产出能力8Pb／年，已建成高通量、国产化、低成本的公共服务平台；合成与编辑平台科研水平实现国际“并跑”，部分技术占据领先地位，参与基因组合成、胚胎编辑评估等国际大项目，Nature、Science双突破。

此外，深圳国家基因库已接待分别来自于国内外政府机构、科研院所、大中小学校、媒体、医疗领域机构、金融领域机构等万余人来访参观；并举办了多场科普、公益活动，受到社会各界的一致好评。

02导语：没有神话故事没有宗教传说生命有时候可以简化成一个化学作用对科学家们来说如果创造出必要条件让特定的化学反应发生生命就可以诞生故事一：黄花蒿实验室里一株黄花蒿长大了它原本是一种常见的中药材却在这个世纪初和一位中国科学家一起成为了全新的中国符号中国中医科学院中药研究所屠呦呦从黄花蒿中提取出了有效成分青蒿素它成功压制了人类历史上最大规模的传染病之一虐疾挽救了数百万人的生命2015年诺贝尔奖颁奖典礼屠呦呦也因此成为第一个获得诺贝尔自然科学奖项的中国本土科学家青高素中医院药给世界的一份礼物一个在中国悄然勃兴的领域生命科学正大迅速吸引全世界的目光故事二：传染病登革热人们曾预测 21生命世纪在事关人类生存的问题上生命科学带来的突破可能比其他任何领域都更加令人惊喜死亡之症不断被攻克生命质量将空前提高返老还童再是天方夜谭我们制造着超级农作物并将改变靠天吃饭的时代而这一切听上去还像是科幻小说的情节中国正在打开下一个技术时代的大门广州广州南部每周两次人们要大面积喷洒化学制剂来消灭蚊子这是2014年广州大规模爆发登革热的后遗症蚊子是人类的头号杀手每年全球有3.5亿人感染蚊子传播的疾病每770人中就有1人因此丧命登革热就是一种典型的蚊媒病此蚊吸食人血因此传播疾病奚志勇的实验室里饲养着上千万只蚊子白纹伊蚊是他的研究重点登革病毒通过这种蚊子传播由于没有特效药的疫苗控制登革疫情主要靠灭蚊化学杀虫剂是最直接的灭蚊武器但它会造成严重的环境污染一段时间后白纹伊蚊进化出抗药性似乎什么都无法阻止这种杀人活武器的扩张而奚声音勇提出了一个全新的思路能否给蚊子打疫苗不让登革病毒不进入蚊子体内呢如果可以这样的疫苗又会是什么呢在自然中超过70%的昆虫身上都天然携带着一种共生细菌沃尔巴克氏菌大多数时候它们与自己寄生的主人互利共生但如果将这种染到蚊子体内这就能阻断登革病毒的复制中山大学教授：奚志勇就是生物它本身有好多自然的系统在完成它做的很多合理的事情其实这些事情就可以为我们人类的很多创新来服务的但这还不是奚志勇发现的全部秘密感染上沃尔巴克区菌的雄性白纹伊蚊与野生雌蚊交配后产来的虫卵不能卵不能孵化雌蚊一生可以多次产卵如果雄蚊改造后与它们交配一次就能减少 200到300只蚊子出生这将大大提高灭蚊的效率奚志勇：讲到这个东西人家觉得你开玩笑到中国来放蚊子但是为什么这样不行呢你不就是要让蚊子减少嘛你既然通过过样的方法能达到为什么它不能是个杀虫剂呢17年前奚声音勇在美国攻读博士学位时就试图建立蚊子与沃尔巴克氏菌的共生关系但这种操作一直只存在于理论中几十年来无人实现奚志勇的实验也不断被叫停奚志勇：博士指导委员的教授都说你花再多的努力什么都没有的他们告诉我你这个tup推牌九圆的你这样做下去走向死路了然而奚志j勇坚信已找到破局的关键在近乎一年的时间里他耐心地打磨着一根比头发丝还细的石英针他要用这根针来改造长和宽都不足1毫米的蚊卵很多时候我们大可将生命科学的研究者看成艺术工匠在显微镜下奚声音勇要从别的蚊卵中吸取出沃尔巴克错误菌然后注射到目标蚊卵中实验室的温度虫卵的前期处理注射的时间与部位都需要精心计算任何细微的误差都会导致失败比如景卵损坏或者针尖折断折损上万根针注射了十万蚊卵一只带有沃尔巴克氏菌的蚊子终于诞生了它是由人类建立的生命关系奚志勇：因为从来没有人跳到这个平台上来你是第一个跳上来的跳上来以后有无数的机会你可以做现在奚志勇的实验室里孕育着全球最大的蚊子工厂这里拥有世界瞩目的胚胎注射技术并大批量生产着携带沃尔巴克氏菌的蚊子它们的归宿是50公里的外的沙仔岛整个沙仔岛共3平方公里每周岛上要被投2000万只雄蚊试验进行了2年现在这晨的蚊子总量仅为相邻区域蚊子总量的十分之一远远低于登革热传播的标准奚志勇：像这种树林底下你一路跑去的话这早就扑过来了但是你现在你不会感觉到有蚊子扑过来来叮你前不久世界卫生组织向全球发布了这项技术为生活在登革流行区的39亿人而这些诞生于中国广州的蚊子也将飞往更大的天地故事二：生命科学一直致力于解决人类生存的两个基本问题除了对抗疾病另一个就是寻找食物在中国后者也显得极其紧迫由于人多地少等现实问题的困扰如何制造充足的食物来满足未来中国人的需求科学家们不断利用生物技术创造着奇迹山东无棣县六月初一片小麦成熟了几千年来这里的土地从未像现在这样能够大面积种植粮食如果物们将线向上抬升200米就会发现这片麦田别有洞天它们被一片海水蓄养的虾塘包围着这里曾是一片盐碱地海水的压力抬高了地下水位土壤会将含盐量极高的地下水吸上地表当地表的水分蒸发后盐就留在了土壤里曾经恶劣的土壤环境难以让粮食作物生长欧阳竹广东人却在北方的麦地里过了30年他的一生致力于在不可能的地方种出粮食中国科学院地理科学与资源研究所研究员：欧阳竹原来这块地是晒盐的一片盐场所以它土壤含盐量特别高在中国适合耕种的土地不到国土总面积的13% 每年中国的蔬菜粮食进口量相当于在国外种植了6亿亩耕地确保充足的耕地已刻不容缓而改造盐碱地就是其中的一张王牌上世纪80年代一大批来自不同学科的科研人员聚集在黄淮海平原上欧阳竹就是其中一员历经20年他们成功地改造了 3000多万亩盐碱地这一奇迹被誉为中国农业的“两弹一星“ 但这场科技大会战遗留了一个历名难题这是滨海盐碱地的一角也是一个生命的死角将含盐量极高的地下水抽取出来是盐碱地改良的有效方式但在海边这个方法行不通欧阳竹：因为它有海水倒灌的影响你把它降下去了它还是倒灌进来了它总是维持一个比较高的这样的一个地下水位环渤海地区的500亩盐碱地如同一块巨大的海绵为地下水提供了畅通无阻的上升通道这个问题将中国人困住了30年然而 200多公里外的一座工厂里一个奇思妙想正在酝酿刘长生是欧阳竹的合作伙伴刘长生：这土就是坷垃当地管这个地方叫一毛不拔刘长生的团队正在制造改造盐碱地的秘密武器相比于三十年前庞大的物理工程这次改造的工具却是一种人眼看不见的生命微生物大小只能以微米计算精心培育的微生物群能在恶劣的盐碱地中存活下来在它们新陈代谢的过程中多种土壤物质逐渐胶结在一起形成团粒结构切断了土壤中地下咸水的上升通道为植物生长创造出最有利的空间绝境之中是生命创造了生命刘长生：自然的农作物非常好吃这个要是吃馄饨稍微放一点很鲜美的这个突破为中国人与土地的博弈增加了筹码渤海良仓目标是改造环渤海低平原地区的盐碱土地这是一项涉及2.6亿人口跨越30年的大型农业科技工程 2020年渤海粮仓将贡献出100亿斤粮食也将为全中国2亿亩具备农业发展潜力的盐碱土地带来宝贵的改造经验而土壤改良仅是它的冰山一角从漫长的品种选育到持续性的环境监控任何一次创新都凝聚着几代人的坚守和无数次的接力有人埋首于荒漠之中有人则将目光投向城市森林这是一座超级都市北京现在2300万人口聚集在了这里如果按照每人每天消耗1公斤蔬菜来计算北京每天的蔬菜消耗量将超过两万吨但在寸土寸金的都市要大面积种植蔬菜是天方夜谭也许你会认为现代交通的发展可以将物品随心所欲地运送到任何地方然而最新鲜的蔬菜经不起长途跋涉有没有一种天才的解决方案能满足超大城市的蔬菜供应呢答案是肯定的这是一个蔬菜王国万物生长却不靠太阳专业灯具为植物的光合作用提供着最需要的红蓝光精心配置的营养液让植物脱离了土壤它们在垂直空间中生长大大减少了占地面积周年不间断的种植方式让这里的蔬菜产量最高可达到同等面积土培产量的100倍这项技术被称为“植物工厂” 如今它正逐渐从实验室增进人们的生活北京6环外一个新型种植基地里最新一茬奶油生菜已经成熟这里采用的就是植物工厂的水培技术通过智能管控这种生菜从发苗到采摘只需要20天 3个管理员就足够控制200平米的工厂如同工业产品流水线生产蔬菜在规定的时间内实现了批量生产通过电商平台人们可以方便地购买这些蔬菜在采摘后的6小时内新鲜的蔬菜就会配送到居民家中未来也许只需要几栋摩天大楼就可以为一座人口超过2000万的超级都市提供充足的蔬菜供给而中国是少数几个掌握了这项技术的国家之一故事三：在一个生命科学高速发展的时期中国显得极富天资这里拥有世界上最庞大的人口覆盖几乎所有的自然带蕴藏着在丰富的物种如同一笔巨大的财富它们是未来的战略性资源深圳国家基因库深圳大鹏新区一陈大楼酝酿着勃勃野心它占地不到12万平方米却试图容纳整个世界的物种这个世界存在于几个大型存储设备中无数生命以数字形态获得了永生这里就是深圳国家基因库地球上几乎所有的生命都有基因它们是带有遗传信息的DNA片段细胞深处的DNA呈现双螺旋结构在它的两条长链上碱基两两相对数以亿计但所有的碱基其实只有4种类型科学家用四个字母标记它们A T C G 它们的排名记载着生命的全部秘密现在一种神奇的翻译机能将其中的秘密解雇出来这就是基因测序仪从生物中DNA 将它制作成一种生物芯片放入测序仪中如同读到一个U盘测序仪将其中的信息翻译成四个字母排列的序列 150台测序仪 24小时不间断运转中国人打造出了全球最大的综合性基因库这些序列是生命的设计说明书破译其中的规律将帮助我们治疗重大疾病复活灭绝的物种制造超级农作物中国科学院一个实验室里高彩霞密切关注着一株小麦她是植物育种的高手从前育种专家们喜欢调侃自己是带着工资的农民现在他们更认同自己的身份是农作物设计师因为他们操控着植物的基因就如同进行服装设计无论款式与细节多么复杂多样服装设计大多是靠剪裁与缝纫再从个动作完成的现在同样的操作也发生在高彩霞的小麦中这是一株患白粉病的小麦容易感染白粉病是小麦的特点之一植物种类繁多性状不同是由它们的基因组决定的小麦容易感染白粉病就跟基因里几个字母的排序有关如果能长到它们的位置修改排列顺序也许就能彻底解除小麦的患病威胁中国遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞我的梦想或者我们所有人的梦想就是说物们对行操作的时候真的就叫指哪儿打哪儿我想做哪个基因就可以直接对这个基因进行操作但他必须找到能在基因链条上进行修改的工具 21世纪初一项颠覆性生物技术横空出世可以在DNA序列的特定位置上剪开双链然后敲除一个片段或者插入另一个片段从而改变生命这就是基因编辑技术中国遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞那么编辑技术是一个颠覆性的技术一定是下一代最重要的育种技术之一基因编辑技术能否尽快从一个理概念并获得专利全球实验室展开了一轮新的竞赛中国遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞出了新技术之后所有人就和你完全站在同一个起跑线上全世界有无数的课题组同时在做着而且不是光做动物的人做医学的人完全就是一起在拼着我经常跟课题组说一句如果你不是第一你就是最后在一个基因技术时代要出新就必须快这是一种史无前例的工艺小麦的基因多达180亿个其中只有3个与患病的性状有关对它的基因组编辑就如同大海捞针靠的是技巧经验以及一点恰到好处的运气这次修剪让人类真正走向了造物的位置中国遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞就相当于你要把理论上的东西用在实践当中比方说产生了创制了抗白病的小麦它真的就抗白粉病所以那一瞬间的快乐就是感觉到实现了就像一个梦想实现了一样2015年高彩霞利用最先进的一种特定的基因编辑技术获得了抗白粉病性状的小麦为解决一个世界性的育种难题走通了全新的道路这个成果际核心学术期刊评选为创刊以来最具价值的 20篇文章之一短短20年里中国人不拘一格弯道超车开始在新一轮创新浪潮中占据领先位置而在另一个领域中国则一直试图引领最前沿的未来他们是用时间变魔术的人这是一些被显微镜放大到100微米的细胞它们来自成年小鼠的尾巴却被还原成了类似受精卵的状态如同一枚生命的种子它们有了成长为其它组织与器官的能力而这个过程同样可以发生在人体中中国科学院广州生物医药与健康研究院：裴端卿像很多婴儿生下来的时候心脏就发育不全那物们如果说拿他的这个细胞我们再重新给他发育一个很好的心脏的话那他就是一个很正常的孩子这些技术将来都不是科学幻想就是能够实现的在细胞层面实现返老还童这就是干细胞的技术现阶段生命科学研究中最活跃的一个领域 2006年日本率先在人体皮肤细胞中诱导出了多能干细胞这个创举加速了各国对干细胞技术的研究与转化基于干细胞疗法全球新一轮再生医学革命已经到来中国科学院广州生物医药与健康研究院：裴端卿在过去药物研发领域里面我们是落后的我们追赶也很辛苦全世界可能前十名的大的新药创制公司其中一个都没有我们中国的公司所以我更希望未来最先进的干细胞治疗中国是领导者而不是一个追随者2000年初原本在美国研究肿瘤的裴端卿选择回国带领团队将研究方向转移到干细胞领域在裴端卿看来从皮肤中提取多功能诱导干细胞并不是最好的想法因为持续的阳光照射可能引起基因变异影响干细胞的质量那么林从哪里去寻找来源稳定数量庞大又方便获取的干细胞来源呢裴端卿的发现显得有些匪夷所思中国科学院广州生物医药与健康研究院：裴端卿也是在文献里面看到司法里面可能有活细胞后来我们很快就把尿液里面的活细胞变成这样一个细胞的样子所以那个时候我们突破的也很兴奋因为尿液的来源就太广泛了一小瓶尿液就能打开一个新世界裴端卿的团队将从尿液中诱导出的干细胞植入小鼠体内生长出了牙齿它们的直径不足1毫米却具有人的染色体基因这个成果吸引了全世界的目光对干细胞的探索绝不只是象牙塔里的游戏目前中国的老年人口数量已成为世界之最衰老是阿兹海默症等神经退行性疾病以及器官衰竭的根源绝症不仅让患者承受着巨大的痛苦还给无数家庭带来了沉重的负担在传统医学治疗无法解决的问题上干细胞研究将带来新的希望现在裴端卿的团队开始了一个更大胆的挑战用从尿液中获取的多能干细胞在人体外制造肝脏组织小鼠细胞实验人体拥有200万亿个细胞而多功能诱导干细胞可能分化成其中任何一种模样如何让它们成长为一个特定的器官并走向临床治疗其复杂程度几乎等同于登月工程故事四：在再生医学领域里科学家们认为除了自然生长生命还可以像积木一样搭建出来一个月前阿辉意外从高空坠落造成脊髓神经永久性损伤几千年前的古埃及典籍就有记载脊髓损伤是不治之症脊髓神经人体中最重要的信息高速通道它将大脑发出的信号传递给外周神经系统让人体能形成感觉完成运动而它一旦损伤就无法再生导致人体终生瘫痪在中国约有200多万患者因脊髓损伤被办禁在病床上修复脊髓神经仍是一个世界性的难题戴建武一个爱跑医院的科学家他的科研问题大多来自医院的疑难杂症中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员：戴建武我们做的很多东西包括物们在临床应用的一些疾病基本上都是临床上没办法的比如脊椎受伤都是很多人建议我别碰它但戴建武还是决定要攀登这座技术高峰当脊髓神经无法靠自身的力量重新生长是否可以用外力将断裂的再从端连接起来呢戴建武把目光锁定在了一种特殊的材料上在科学家眼中生命体如同一个建筑工程组织和器官都是构成建筑的零件组织和器官都是构成建筑的零件一旦零件损坏他们可以有针对性进行修复使用的就是生物材料无论是骨骼关节还是牙齿血管人力可制造出的身体修复材料已经变得越来越多让众多疑难病的治疗峰回路转在脊髓神经损伤的治疗上生物材料似乎是最具潜力的工具但几十年来这个方案仍面临很多技术瓶颈传统生物材料的材质和结构与脊髓差别太大无法传递神经信号要制造最接近脊髓神经的支架就必须找到新的材料戴建武的实验室很快有了新目标中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员：戴建武皮肤的总蛋白60%都是胶原肌腱的80%总蛋白我认为胶原蛋白可能是最关键的一个东西这些跟粉丝一样的材料就是一种人工合成的胶原蛋白它们被针管挤压出线状的纤维束针头大小可以控制纤维束的直径将这些纤维束有序地排列起来并捆扎成整体就变厉了一段高仿的脊髓除了能连接断裂的部位它还能复活脊髓的神经在事故发生后的第14天阿辉接受了脊髓神经修复手术戴建武的团体要协助医生使用全新的生物支架材料阿辉脊髓神经的断裂处有长达8毫米的空洞中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员：戴建武这里面就是脊髓了以前这里面没人敢动的材料必须现场制作支架的长度要略长于脊髓的空洞还有一个秘密武器那就是干细胞中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员：戴建武干细胞跟材料混合在一起它移植到体内就不会跑将干细胞打入脊髓空洞处再放入胶原支架干细胞就在可以支架上停留并在一段时间后让断裂的神经重新长在一起阿辉的手术还在继续病友海龙则期待着新希望海龙是这个医院里第一个接受脊髓神经修复手术的病人他可以重新站起来了这是一个最不缺少智慧与野心的领域在中国对再生医学和组织工程的研究投入已经高达几十亿人民币预计到2020年中国将成为世界第二大生物材料市场占据全球近四分之一的市场份额百谁能突破最核心的技术谁能引领不远的未来生命物们对它的了解才刚刚起步探索永无止境源源不断的创新让惊喜一直在这个领域里上演科学家能创造什么我们无法预测但是什么能激励科学家的创造答案显得十分清晰树用来研究世界上至今无药可治的病毒捕捉小鼠脑子里的蛛丝马迹可以解读出人类的精神秘密有时要激发对生命的想象力就得聊点地球之外的事情北京生命科学研究所这是一个既无行政级别又无事业编制的体制外研究所成立至今也只有短短十几年的历史却吸引着一批有望具脑洞的科学家这里就是北京生命科学研究所李文辉曾是哈佛大学医学院最优秀的病毒学家之一十年前他回到中国选择了一个40年来全球科学家都无法突破的课题寻找乙肝病毒受体。