2022年04月07日 11:40
【科學快訊】
在過去20年，非洲物種在基因測序中被持續「邊緣化」。在全球範圍內測序的798個植物基因組中，只有20個來自非洲本土。被「邊緣化」的不僅僅是當地物種。近些年，大約有35個關於生物多樣性的科學研究項目在非洲大陸相繼展開，但大部分（約70%）項目都是由非洲以外的國家所主導的。以人類基因組計劃為例。盡管非洲有著豐富的人類基因樣本，但自該項目啟動以來的20年時間裏，被分析的基因組中只有不到2%來自非洲個體。
圖源：VINCENT GRAFHORST/MINDEN
在西非，非洲烏塘鱧（Bostrychus africanus）是當地人的主要食物之一，也是大西洋幾內亞灣居民的重要收入來源。然而，人們對這種魚的遺傳學知之甚少。事實上，這些遺傳信息正是該物種得以延續的「密碼」。
和烏塘鱧一樣，非洲還有很多孤兒作物。它們被人類馴化，卻不是國際貿易所「鐘意」的典型商品。這些農作物本身有著很高的研究價值，在應對全球氣候變化，解決糧食安全等人類發展問題方面具有獨特作用。從有槽南瓜（Telfairia occidentalis）到馬拉馬豆（Tylosema esculentum），超過50%的非洲農作物沒有進行過基因組測序，而其中95%以上都是瀕危物種。
圖源：Analysis by T。
E。
Ebenezer et al。/Ref。
1/S。
Hotaling et al。
Proc。
Natl Acad。
Sci。
USA118， e2109019118 （2021）
在過去20年，非洲物種在基因測序中被持續「邊緣化」。在全球範圍內測序的798個植物基因組中，只有20個來自非洲本土。事實上，僅撒哈拉以南非洲地區就已成為全球植物多樣性的第二大貢獻者，僅次於南美。撒哈拉以南非洲至少有45000種植物。有研究人員表示，這些物種中有60%是地方性物種，其中許多可能在農業或藥物開發中有潛在應用前景。
被「邊緣化」的不僅僅是當地物種。近些年，大約有35個關於生物多樣性的科學研究項目在非洲大陸相繼展開，但大部分（約70%）項目都是由非洲以外的國家所主導的。以人類基因組計劃為例。盡管非洲有著豐富的人類基因樣本，但自該項目啟動以來的20年時間裏，被分析的基因組中只有不到2%來自非洲個體。
此外，在這些項目中做出貢獻的非洲科學家也很少獲得承認。2021年的一項研究表明，在撒哈拉以南非洲進行的關於全球健康的32061篇研究論文中，約有15%沒有為當地作者署名。再比如，國際核苷酸序列數據庫合作（the International Nucleotide Sequence Database Collaboration）只為提交樣本或序列數據的研究人員署名，而忽略了樣本的最初所有者和保管者。比如一名非洲科學家從赤道幾內亞采集了比奧科尖叫蛙（Athroleptis Bioko）樣本，並將其發送給加拿大的同事，後者隨後向數據庫提交一個序列，那麼只有加拿大的研究人員才有資格「擁有姓名」。
除了缺乏認可之外，非洲研究人員的很多權益也難以保障，比如無法保留自己參與收集數據的訪問權、研究成果發表的收益、項目經驗與科研能力提升的證明等。比如，在2014-2016年西非埃博拉疫情期間，從患者身上采集的約26.9萬份血樣被運往歐洲和北美。而在非洲參與基因組學的研究人員與樣本完全「失聯」。且樣本提供者也無從獲取自己的血液采集結果。
由非洲之外國家團隊主導科研，這種離岸外包的模式雖然滿足了非洲生物多樣性研究的技術要求，卻也讓非洲本土元素持續缺位。這種缺位，讓非洲學界開始意識到，需要自主爭取在研究中的權益與地位。
這種嘗試已經開始了。2021年6月，非洲生物基因組項目（AfricaBP）宣布啟動。該項目計劃將對當地105000種特有物種，包括植物、動物、真菌、原生生物和其他真核生物等的基因組進行測序。該項目立足非洲本土，目前由109名非洲科學家和22個非洲組織共同開展。
項目致力於幫助非洲建立起可恢複、可持續的食物系統，並為保護非洲大陸生物多樣性提供信息。該項目將助力非洲實現《生物多樣性公約》（CBD）組織提出的《2020後全球生物多樣性框架》目標的能力。該項目預計持續十年，每年需投入1億美元資金。
截至目前，研究人員已經對2500種非洲本土物種進行了測序，包括南非的博伊爾喙盲蛇（Rhinotyphlops boylei）和尼日利亞的紅樹林（Rhizophora mangle）。
技術人員在科特迪瓦阿比讓附近的研究實驗室檢查木薯植株。
圖源：Sia Kambou/AFP via Getty
根據該項目對外公布的信息，試點結束後，如果該項目得以駛入正軌，將努力實現三個主要目標：
建立可持續的食物系統，使非洲畜牧業和種植業從育種的根本上實現健康發展。
保護生物多樣性，讓研究人員更容易識別瀕臨滅絕的物種和種群，並設計和實施有效的保護戰略。
共享數據和利益，確保研究成果在整個非洲公平分享。
生物多樣性研究是人類的寶貴財富。非洲生物基因組項目立下的目標能否真正實現，前景尚不明朗。因為，在項目實施過程中仍面臨著一些具體的困難。
資金 ；
兵馬未動，糧草先行。根據該項目的十年計劃，要維持並不斷擴大研究規模，包括非洲聯盟委員會、非洲科學院，以及國際合作夥伴和組織（包括美國國家科學基金會和英國研究資助者WHWEGO）等需要為該項目進行約10億美元的長期投資。
有人認為，這樣一筆巨大的投資如果用在消除貧困和饑餓方面是不是更值得？項目組織其實已經算好了一筆賬。還是以人類基因組計劃為例。該計劃花費約30億美元，到2019年的時候，僅人類遺傳學和基因組學領域每年就為美國的經濟貢獻2650億美元產值。所以，考慮到未來巨大的收益，前期的投入就顯得非常值得。
然而，長達10年的巨大投入能否持續？尤其是在疫情尚未消除、國際局勢風雲變幻、經濟持續低迷的當下，未來十年，前景不明。
技術和設備 ；
在非洲，科研的技術、設備、人才等方面都面臨不小挑戰。
在非洲本土，在測序技術和設備大多集中在私營企業和非政府組織手裏。這意味著，盡管國家研究機構被賦予了發展科學事業的職責，但實際有效的行政工具卻不在政府的掌握中。
技術人員方面。雖然自2009年以來，泛非生物信息學網絡（H3ABioNet）項目已在非洲各地投入2200萬美元用於提升生物信息學能力，包括通過培訓150名研究人員掌握核心生物信息學方法和技術。但是，在這個由非洲領導的項目中培養出來的10%-15%的科研人員已經搬到了北美或歐洲。更重要的是，隨著H3ABioNet投入資金的逐年減少，非洲科研機構中幾乎沒有給生物信息學人員提供的固定職位。據估計，在H3ABioNet接受培訓的研究人員中，一半人可能會離開非洲。
基礎設施方面。目前，全世界共有374台最先進的高保真基因組測序機，每天可以產生350多種物種的高質量序列數據。但是，這些設備主要集中在發達國家。整個非洲大陸只有2台。而且非洲的互聯網服務昂貴且質量低下。此外，非洲氣候炎熱、運輸條件差，很難保證安全、完整的采樣儲存和運輸。
風俗 ；
非洲各國風俗迥異，信仰不同。因此，對於科研的相關政策規定也不統一。
聯合國就獲取遺傳資源和平等共享使用惠益所達成的《名古屋議定書》在非洲不同國家的適用方式就參差不齊。《非洲聯盟關於在非洲執行名古屋議定書的准則》規定，應拒絕非《名古屋議定書》締約國獲得其他非洲成員國的遺傳資源。然而，南非就不執行該政策。
此外，因宗教、風俗等原因，各國處理生物標本的規則和標准也不一致。這就給研究人員采樣造成了一定困難。例如，在貝寧，研究人員不能隨意進入格貝沃祖恩森林，也不能從森林中采集任何標本。因為當地人認為，那裏居住著他們的保護神——格貝沃神。
土著居民 ；
根據《名古屋議定書》規定，「生物樣本」可用於科學培訓或技術轉讓。也就是說，如果研究人員想從某個國家收集組織樣本，需要通過談判，獲准對當地土著居民（比如埃塞俄比亞的阿姆哈拉人）接受基因組測序和分析方面的培訓。同時，如果項目要持續十年，為了保障項目的順利進行，需要從一開始讓當地酋長和其他土著人參與進來。
如何與土著接觸？該項目的計劃是，每月召集參與非洲准入和利益分享國家協調中心的政府官員舉行會議，或者通過其倫理委員會對特定社區展開千人規模的調查。
西非的貝寧禁止砍伐伊羅科樹。當地人認為這些樹木具有超自然的力量。
圖源：Wolfgang Kaehler
雖然面臨的困難不少，但是該項目團隊仍然充滿信心。目前，大約有600名符合條件的早期職業非洲研究人員將在未來10年的研究期間將獲得三年期的研究資金。他們將通過交流項目與AfricaBP的全球夥伴合作，前提是以非洲為基地，以確保他們獲得的任何技能都能反饋到非洲大陸。
此外，項目還將通過雲計算和雲存儲，來協調非洲各地基礎設施的不均衡（南非有87個基因組基礎設施，中部非洲只有8個），並同時著手開發移動測序平台和綜合移動實驗室。令人鼓舞的是，一部分便攜式、低成本的計算平台已經在非洲被用於生物信息學培訓項目。
目前，該項目仍在為10億美元的投資而奔走呼號，他們堅信，未來這項研究壯舉的回報，會讓這筆投入相形見絀。
參考文獻：
1.https：//www.nature.com/articles/d41586-022-00712-4
2.https：//www.science.org/content/article/african-effort-sequence-continent-s-biodiversity-seeks-1-billion-over-10-years
