本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
編者注:這是與世界經濟論壇合作製作的系列訪談的一部分,採訪物件是其青年科學家計劃的成員,他們將出席論壇的新領軍者年會。接下來是對應用數學研究員 Erez Lieberman 的問答。
您的工作包括為谷歌分析 500 萬本書籍,開發幫助易跌倒人士的鞋子,以及發展與進化和經濟學相關的理論:是否有一種指導哲學貫穿您的工作?
一些實驗室是特定方法的實踐者,並尋找與他們的方法相符的問題。我的實驗室則不同。我們總是嘗試研究科學中最引人入勝和重要的問題,即使我們一開始對它們一無所知。當我們研究一個問題時,我們會逐漸弄清楚我們需要做什麼——我們需要掌握哪些方法——才能解決它。就像最好的老師一樣,一個好的問題會讓你接觸到你從未想過會感興趣的新想法,以及你原本不會與之交談的新合作者。在這個過程中,它會用發現——通常是很小的發現——來獎勵你的努力,並鼓勵你堅持下去,做到最好。最近我聽到有人說,在智力上,你是你最瞭解的五個人的產物。這有一定的道理,但我也想說,在智力上,你是你研究最多的五個問題的產物。明智地選擇你的問題!
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您在二十多歲時開發了 Hi-C,這是一種用於逆向工程基因組摺疊方式的新技術。這項工作自那時以來有何進展?
自我與 Nynke van Berkum、Louise Williams、Andi Gnirke、Job Dekker 和 Eric Lander 合作開發 Hi-C 以來,該方法已被用於建立數百個 3D 地圖,涵蓋了非凡範圍的生物體。看到所有進展非常令人興奮。幾乎每天都有新的 Hi-C 結果出現。實際上,美國國立衛生研究院已經啟動了一個為期 10 年的 4D 核基因組計劃,以繪製人類基因組的 3D 地圖。我很高興能擔任該計劃的顧問委員會成員,並對新發現的潛力感到非常興奮。
然而,我承認,在很長一段時間裡,我對 Hi-C 有點失望。那是因為我個人對 3D 地圖的興趣一直集中在一個非常具體的問題上。現代遺傳學的一大謎團是“幽靈般的超距作用”問題:即位於人類基因組中一個位置的基因如何被位於 DNA 鏈遠處的一些 DNA 片段開啟或關閉?幾十年來,人們懷疑當基因組摺疊時,它會形成環,而這些環是造成“幽靈般的”作用的原因。我最初提出 Hi-C 的原因——如果你願意,可以稱之為殺手級應用——是因為我認為最終可以使用 Hi-C 來繪製人類基因組中所有環的地圖。不幸的是,儘管最初的 Hi-C 方法使許多發現成為可能,但它無法達到繪製環所需的接近解析度的程度。因此,這個問題,繪製環的地圖,長期以來一直困擾著我。
幸運的是,我的兩位瘋狂的學生——Suhas Rao 和 Miriam Huntley——花了五年時間在我的實驗室領導一項工作,以克服 Hi-C 中的解析度問題。透過顯著提高解析度,他們表明可以繪製人類基因組中的環。他們甚至可以弄清楚環形成的規則,並展示環如何開啟和關閉基因——基本上,他們表明環化在許多方面是一種新的基因調控形式,它遵循自己的一套規則。這些結果剛剛在 2014 年 12 月發表。所以現在,我第一次發自內心地說 Hi-C 相當不錯。
如果您現在可以在科學界實現一件事,那會是什麼?
人類是終極頂級掠食者——越來越快地,我們的活動正在導致我們周圍的物種消失。出於無數原因,我們需要學會成為地球上負責任的公民。但不幸的是,事實證明,要聚集資源和集體意願來改變我們的生活方式極其困難。改變這種現實至關重要。
然而——儘管我很痛苦地說——作為一項權宜之計,我們應該考慮使用基因組測序技術來建立一個所有生物基因組的檔案。這樣的檔案將有助於保護工作,並可能使我們能夠帶回已經滅絕的物種。這項工作可能花費與最初的人類基因組計劃差不多——這是可行的,我們應該這樣做。