现在,一个与硅芯片相关的潜力大产业正在这里兴起,那就是基因组测序
美国加州的山景城是"硅谷"的重要组成部分。
现在,一个与硅芯片相关的潜力大产业正在这里兴起,那就是基因组测序技术产业。
这个产业的发展是随着多家大公司的激烈竞争开始的。
不过,一家名为"整合基因"(CompleteGenomics,CG)的公司不像别的公司一样研发和销售测序仪器,而是为科学家提供外包的测序服务,更绝的是,在这家公司里做测序的,并不是研究人员,而是一排排的机器人。
近日,《新科学家》杂志探秘了这家充满科幻意味的公司。
<1 /> 前台都是"机器人"<1 /> 走进CG公司,连前台都由计算机终端出任。
它会主动向来客问好,询问姓名、身份和来访意图。
旁边连接的一台打印机则自动打出访客挂牌。
与此同时,一份电子邮件已经发送到内部接应人员的电脑上。
<1 /> 这家公司的生产线更像科幻电影里的实验室,昏暗蓝色的房间里到处都是高级仪器,室内温度保持在28℃和相对较高的湿度,几名穿着实验服,带着发罩的工作人员在监视着电脑屏幕,查看着机器人的运作状态。
<1 /> 这儿已经成为了世界上最大的人类基因组测序工厂。
只是在这里工作的不是人类,而是机器人。
在一个大约只有半个网球场大的房间里,"坐着"16台机器人,不间断地进行着人类基因组测序的工作。
去年,它们完成800个人的DNA测序工作——其中三分之一是后半年做出来的。
到了今年,它们已经可以每个月生产出400个人的基因了。
<1 /> CG公司只是目前迅速形成产业的诸多基因组测序公司中的一家,但是它十分独特。
公司市场总监图柯特(JenniferTurcotte)对《新科学家》杂志解释说,通常而言,DNA测序是在一个密封的机器里进行的,但在这家公司的实验室里,机器人却是在一个开放暴露的环境下做基因组测序,这是为了便于维修。
实验室特定的温度和湿度是为了符合测序中出现的生化反应,微弱的蓝光是为了避免荧光探测剂在探测基因代码符号时受到其他频率光波的破坏。
<1 /> 这儿所进行的基因组测序,已是目前最新的第三代基因组测序技术,称为"DNA纳米球测序技术"。
这种新方法是将DNA链放置在一小块硅芯片上进行调节,自我组装成所谓的"纳米球"。
这样的测序所需要的试剂更少,得到的数据则更多。
<1 /> 技术人员都穿着无尘室服装,因为任何一点灰尘都会干扰测序,除非哪儿出问题了,一般而言这些技术人员不会干预机器人的工作。
机器人则会自动添加试剂,操作样本,每个DNA纳米球上携带着70个核苷酸,其排列顺序会通过光信号被拍摄记录下来。
<1 /> 费用正在逐步降低<1 /> 这些机器人正在做的工作,是一个浩大庞杂的工程蓝图中的第一步,所有的人类基因组中有着30亿对碱基对,而CG计划将其全部组装出来。
这需要非常大的计算量,公司为此也建了一个自动数据中心。
不过,这个数据中心设在距离公司大约有20分钟车程的地方——那儿的电费更便宜。
<1 /> 目前CG公司只针对研究者和制药公司开放,个人还没法购买他们的服务。
在这里,每对基因组测序要价9500美元,如果购买1000对以上,则每对价格降为5000美元。
这个价格是随着基因组测序技术突飞猛进而急剧下降的,要知道,十年前,第一对人类基因组序列完成时,其价格是以十几亿美元计量的。
而科学家现在已经预计几年后,基因组测序的价格可能会降到一般人都可能支付得起的程度。
<1 /> 基因组测序的流水线完全是由机器人来做的,而职员做什么呢?公司共有185名职员,部分是科研人员,忙于改善公司的测序技术,另一部分则是做市场和联络,与各类客户打交道。
<1 /> 基因组测序工程是一项既有非常光明的前途但又异常庞大的科学工程,而自动化则可能成为处理这项工作的最佳工具。
基因学家们认为,通过一些基因扫描,是可以找到导致人类易感疾病的一些基因变异,人类基因谱上,有一些常见明显变异,但是就整个遗传问题来看,还有大量的混乱的遗传变异隐藏在DNA双螺旋体中,这些也导致了世界上千奇百怪的遗传疾病。
<1 /> 如何去捕猎这些神秘莫测的错误基因代码呢?只剩下一个方法,那就是将整个人类基因谱测序,来捕捉一些可能和疾病有关的基因变异。
这个方法虽然听上去如同"大海捞针"一样不靠谱,但目前一些迹象表明,今后或许基因组序列会成为医疗记录的一部分,或者科学家可以通过家庭的基因组测序来纠正基因错误。
比如,去年西雅图系统生物学研究所的胡德(LeroyHood)及其小组与CG公司进行了合作,在《科学》杂志上刊登了一篇论文。
他们对一家四口的基因组进行了测序。
这是个特殊的家庭,两个孩子都患有两种隐性遗传病———米勒综合征和纤毛运动障碍,而父母则完全正常,在分别测出这家人的基因序列后,研究者将父母和子女基因组序列进行比较,验证了米勒综合征这种非常罕见遗传病的致病突变。
<1 /> 提供测序外包的服务<1 /> 目前,站在基因组测序产业化起跑线上的企业包括了同样位于加州的生物科学公司PacificBio。
这个公司创立了首次可以对单个DNA进行测序的仪器。
和CG公司一样,目前,这家公司也只向研究者提供服务。
<1 /> 还有一些大型的、从事基因组测序产业的公司已经将基因组测序做到医院和个人普及的地步了,如研发制造大型测序分析仪器的Illumina公司。
这个公司在2008年美国成长最快的科技公司评选中,风头甚至盖过了Google。
它们提供的产品甚至可以直接给病人使用。
而另一位基因创业企业家罗斯伯格(JonathanRothberg)甚至发明了可以放在桌子上的基因解码器,可以在2小时之内以很高的精度解读出1000万个基因代码符号。
<1 /> 大部分的基因组测序企业都站在一个竞争线上,尽力提高DNA测序的速度,降低费用。
而CG公司其实并非和它们是严格意义上的竞争对手———他们计划组装出所有的人类基因序列,研发也是为此目的而进行。
此外,他们并不如其他公司一样开发更高级更小巧的基因组测序仪,而是为科学家提供基因组测序的外包服务,也就是说,研究人员无需购买、安装、培训、运行和维修仪器,而只要将样品交给这家公司,等待结果到来就可以。
虽然很多人不理解他们的做法,但这家公司始终坚持自己的观点,认为这样的服务最能让科学家将时间从捣腾仪器设备的工作中解放出来,专心放在生物学和假说验证上。
<1 /> 从这几年CG公司取得的成绩来看,这种做法确实是有效的。
2009年,CG公司宣布其测出了第一个人类基因序列,并移交给美国生物科技信息中心数据库。
同一年,他们在《科学》上刊文,发布了三个完整人类基因组序列分析的结果,当时文章还宣布,测序的成本已经可以降到1726美元。
这在生物界引起了轰动。
到了那一年结束,他们已经做出了50个人的基因序列。
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以上就是关于基因组测序新公司工作全靠机器人的全部内容,
有些随着考古发现逐渐清晰,有些却越挖越扑朔迷离。
今天要说的这三个,堪称中国历史上最有分量的悬案——一个神秘到像外星文明,一个遗憾到让所有中国人意难平,最后一个,至今没人说得清楚。
一、三星堆:突然出现又突然消失的“天外来客”如果说中国考古有哪个发现最让人头皮发麻,三星堆绝对排第一。
青铜神树、纵目面具、黄金权杖、青铜大立人……这些器物造型之诡异、工艺之精湛,完全不像我们熟悉的中原文明。
没有文字记载,没有历史传承,甚至连它属于哪个族群、信仰什么神灵,至今没有定论。
它和夏商文明没关系,和传统认知中的古蜀文化也不完全一样。
有人说是外星文明,有人猜是西亚文化东传,还有人认为是史前失落的古老王国。
更诡异的是,这个高度发达的文明,存在了约1500年后,突然就消失了。
没有战争痕迹,没有瘟疫证据,就这么人间蒸发。
三星堆,至今是中国上古史最大的“黑箱”。
二、传国玉玺:华夏正统的千年遗憾这是真正让所有中国人意难平的一件国宝。
秦始皇用和氏璧打造,丞相李斯篆刻“受命于天,既寿永昌”八个字,从此成为历代皇帝“合法登基”的唯一凭证。
谁得到它,谁就是天命所归的正统;
没有它,哪怕当了皇帝,心里也发虚。
这块玉玺传了一千多年,历经秦汉、魏晋、隋唐,无数人为它流血厮杀。
直到公元936年,后唐末帝李从珂举族自焚于洛阳,传国玉玺跟着大火一起消失。
从那以后,历朝历代都在找,找到的几乎全是赝品。
明朝、清朝都有人声称找到了真正的传国玉玺,但最终都被证明是伪造。
这件象征着“华夏正统”的国宝,就这样彻底消失在历史长河中,成为千年以来最大的遗憾。
三、是谁修建了秦始皇陵?你可能会说:这有什么说不清楚的?史书上不是写着是秦始皇自己下令修建的吗?问题没那么简单。
秦始皇陵的规模远超古代工程能力的极限——陵冢高五十多丈,地宫以铜铸椁,水银为江河大海,还有各种机关暗器。
现代遥感探测发现,陵墓范围内汞含量异常,证实了史书的记载。
但关键是:秦朝当时人口不过两千万,同时还在修长城、修驰道、征南越、抗匈奴。
以当时的动员能力和技术水平,根本不可能在短短三十多年内完成如此庞大的工程。
更令人费解的是,陵墓中那些超越时代的工艺——青铜剑的表面铬盐氧化处理技术(德国1937年才发明,美国1950年才专利)、兵马俑千人千面的写实技法、至今无法复制的精密铸造工艺——这些东西从哪来的?史书只说“发刑徒七十余万人修陵”,但七十万人怎么组织管理?那些技术从哪里学来?为什么会突然出现、又突然失传?没人说得清楚。
这三个谜团,一个比一个离奇。
三星堆让我们追问:中华文明究竟有多元?传国玉玺让我们遗憾:正统的象征到底在哪?秦始皇陵让我们沉默:有些历史,可能永远挖不出真相。
在它人迹罕至的深处,有一处神秘的“无底洞”,吸引着科考队一次次深入探测,可即便探测深度超过千米,依旧没能触及洞底,其内部复杂的结构更是成了困扰世人的谜题。
今天,就以说说的方式,跟大家聊聊这座无底洞的来龙去脉,说说那些探测过程中的惊险与疑惑,讲讲它从被发现到如今依旧神秘的全部故事。
先跟大家说说这座无底洞是怎么被发现的,没有什么惊天动地的奇遇,反而带着几分偶然。
熟悉昆仑山的人都知道,山脉深处大多是无人区,常年被冰雪覆盖,地质复杂,气候恶劣,除了少数牧民偶尔会在边缘地带活动,几乎没有人敢深入腹地。
大概几年前,一支野外地质勘探队,为了开展昆仑山区域的地质构造调研,深入到了山脉中段的无人区域,那里远离人类活动痕迹,到处都是陡峭的冰崖和裸露的岩石,连常见的高原植被都十分稀少。
勘探队一路小心翼翼地前行,一边记录地质数据,一边排查潜在的危险,毕竟昆仑山的地质活动向来活跃,随时可能出现滑坡、冰崩等意外。
就在他们翻越一处海拔四千多米的冰坡时,队员们突然发现,冰坡下方有一个不起眼的洞口,被厚厚的冰层和碎石掩盖着,若不是其中一名队员不小心踩空,差点坠入其中,恐怕这个洞口还要被隐藏更久。
最初发现洞口的时候,大家并没有太在意,只当是一处普通的冰洞或者岩石缝隙。
可当队员们清理掉洞口的冰层和碎石后,才发现事情并没有那么简单。
这个洞口不算特别大,宽度大概只有两米左右,高度不足一米,需要弯腰才能进入,洞口周围的岩石呈现出一种奇异的暗黑色,摸上去异常光滑,不像是自然风化形成的,反而像是被某种力量长期冲刷或者侵蚀的痕迹。
更让人疑惑的是,从洞口往下望去,一片漆黑,深不见底,即便打开强光手电筒,光线也只能照射到十几米深的地方,再往下就是无尽的黑暗,仿佛一个通往地心的通道。
出于地质勘探的职业敏感,队员们意识到这个洞口不简单,于是立刻暂停了原本的调研计划,开始对这个神秘洞口进行初步探查。
他们先用无人机搭载摄像头,试图深入洞口内部拍摄,可无人机刚进入洞口几十米,信号就突然中断,再也无法联系,最后只能不了了之。
随后,队员们又用绳索绑着探测仪器,慢慢放入洞口,一点点向下探测,可当探测仪器下降到一百多米的时候,绳索突然出现了异常的晃动,像是被什么东西缠绕住,紧接着,仪器的信号也彻底消失,拉上来之后发现,绳索有明显的磨损痕迹,而探测仪器却不见了踪影,仿佛被洞口深处的某种力量吞噬了一般。
初步探查的异常,让这支勘探队既兴奋又谨慎。
兴奋的是,他们可能发现了一处从未被人类记载过的地质奇观;
谨慎的是,这个洞口的神秘和危险,远远超出了他们的预期。
于是,勘探队立刻整理了初步探测的数据和情况,上报给了相关部门,请求派遣专业的探测团队和更先进的设备,对这个神秘的“无底洞”进行深入探测。
大概半个月后,一支由地质学家、探险家、工程师组成的专业探测团队,带着先进的探测设备,抵达了昆仑山深处的这个洞口,开启了正式的探测工作。
这次探测,团队准备得十分充分,带来了高精度的地下探测雷达、耐高温高压的探测机器人、超长的高强度绳索,还有完善的安全防护设备,毕竟谁也不知道,这个无底洞的深处到底隐藏着什么。
探测工作一开始,就遇到了不少困难。
洞口周围的冰层十分脆弱,稍有不慎就会发生坍塌,队员们只能小心翼翼地加固洞口,才能确保探测工作的安全。
进入洞口之后,内部的环境比大家预想的还要复杂,洞口下方并不是笔直的通道,而是蜿蜒曲折,时而狭窄,时而宽阔,有的地方只能容一个人侧身通过,有的地方却宽敞得像一个巨大的大厅。
更奇怪的是,洞内的温度变化极大,从洞口的零下十几摄氏度,随着深度的增加,温度逐渐升高,到了五百多米深的地方,温度已经达到了零上十几摄氏度,而且空气变得十分稀薄,还夹杂着一股淡淡的、说不出的异味,让人感到有些不适。
探测团队一边克服洞内的恶劣环境,一边慢慢向下探测,探测机器人在前开路,实时传输洞内的画面和地质数据,队员们则在洞口监控,随时应对突发情况。
随着探测深度一点点增加,大家的心情也越来越紧张,每向下一米,都可能发现新的异常。
当探测深度达到五百米的时候,机器人传回的画面中,出现了一些奇怪的岩石结构,这些岩石的纹理十分特殊,层层叠叠,像是人为堆砌的一般,但又找不到任何人工加工的痕迹,地质学家们推测,这可能是亿万年以来,地质运动和地下水侵蚀形成的特殊地貌。
可即便如此,大家依旧没有放弃,继续向下探测。
当探测深度突破一千米的时候,所有人都感到十分震撼,因为按照常理来说,这样的天然洞穴,深度一般不会超过几百米,而这个无底洞,在探测到一千米之后,依旧没有见底的迹象,机器人传回的画面中,依旧是无尽的黑暗和未知的岩石结构,没有任何到底的征兆。
更让人疑惑的是,随着深度的增加,洞内的地质结构变得越来越复杂,探测雷达显示,洞内有很多分支通道,像是一个巨大的地下迷宫,而且还有不明的信号干扰,导致探测设备的精度受到了很大影响,无法准确判断洞底的具体位置和内部的详细结构。
说到这里,可能有人会问,为什么探测到一千米还不继续往下?其实,不是探测团队不想继续,而是受到了多种因素的限制。
一方面,探测设备的极限已经接近,超长绳索的承重能力也面临挑战,再往下探测,可能会出现设备故障或者安全事故;
另一方面,洞内的环境越来越恶劣,深度超过一千米之后,压力和温度都达到了设备和人体的承受极限,继续探测,会给队员们的生命安全带来极大的威胁。
无奈之下,探测团队只能暂停探测工作,将探测到的数据和情况进行整理分析。
根据现有数据显示,这个无底洞的深度至少在一千米以上,具体到底有多深,至今无法确定;
其内部结构极其复杂,有大量的分支通道和奇异的岩石结构,而且存在不明的信号干扰,至于洞内是否有地下水、是否有未知的生物,更是无从得知。
自从这个无底洞被发现以来,就吸引了无数人的关注,有人猜测,它是通往地心的通道,有人说,它是远古时期的地下遗址,还有人传言,洞内藏着神秘的宝藏或者未知的生物。
但这些都只是猜测,没有任何科学依据。
地质学家们推测,这个无底洞的形成,可能与昆仑山亿万年以来的地质运动有关,昆仑山作为我国西部的重要地质构造带,板块运动活跃,加上长期的冰川侵蚀和地下水冲刷,才形成了这样一个深不见底、结构复杂的天然洞穴。
如今,几年时间过去了,虽然有不少科研团队想要再次前往昆仑山,对这个无底洞进行更深入的探测,但由于洞内环境复杂、危险重重,加上探测技术的限制,至今没有新的探测行动。
这个藏在昆仑山深处的无底洞,依旧保持着它的神秘,探测深度超千米仍未到底,内部结构依旧未知,就像一个沉默的巨人,默默守护着昆仑山的秘密。