生物多样性保护与遗传资源数字序列信息

　　背景介绍
 

　　生态系统、物种和遗传资源是生物多样性保护与利用的三个关键方面。随着分子生物学、测序技术、信息技术的发展，海量生物资源的遗传序列信息被解码。区别于遗传资源有形实体，遗传资源数字序列信息( Digital Sequence Information on Genetic Resources，DSI)可简单理解为以数字方式存储和迁移的包含DNA、RNA、蛋白质等遗传物质的序列信息和天然产物化学结构信息。生物信息学、合成生物学等学科的快速发展不断提升DSI的商业或非商业应用价值。2022年，DSI作为《生物多样性公约》第十五次缔约方大会的核心议题之一，被纳入到“昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架”(以下简称“昆蒙框架”)。“昆蒙框架”明确DSI与遗传资源的同等地位，并制定行动目标以保证其惠益分享的公平公正。
 

　　2024年1月，生态环境部发布的《中国生物多样性保护战略与行动计划(2023—2030年)》在指导思想、基本原则、战略定位与目标以及优先行动计划等多个部分均指出或强调了生物遗传资源的获取与惠益分享，以期指引并促进我国生物多样性的保护和可持续利用。例如，在2030年战略目标中，明确提出“利用遗传资源和DSI(数字序列信息)及其相关传统知识所产生的惠益得到公正和公平分享”；在“加强生物安全管理与风险防控”部分，提出了推动生物遗传资源获取与惠益分享，防范遗传资源流失风险；在“优先行动19：生物遗传资源获取与惠益分享”部分，提出了加强对我国生物遗传资源采集、保藏、利用等活动的管理和监督，到2030年，生物遗传资源获取、利用与惠益分享制度基本确立，生物遗传资源流失得到基本遏制，特色生物遗传资源保护和培育不断加强。虽然有些部分并未明确提及DSI，但生物遗传资源概念实际已包括了DSI内涵。
 

　　DSI在生物多样性保护领域的应用
 

　　DSI是遗传信息在数字空间中的操作对象实体，具备可控性、特定性和可流通性。DSI数据体量的飞速增长直接引发生命科学领域数据驱动科学发现新研究范式的形成。DSI的应用拓宽了对生命规律认知的边界，也催生出药物设计、疫苗研发、基因检测等众多新兴生物产业。从生物多样性保护视角来看，对DSI的获取和应用可为生物遗传资源的保护与可持续利用以及生物安全管理和风险防控提供新的研究切入点和更多技术选择。具体来说，DSI在生物多样性描述识别、生物分类、生境变化监测、入侵物种监测与早期防控、非法贸易追踪、产品原产地确定及规划保护管理、受威胁物种风险减缓、作物育种改良、作物遗传多样性保持、病虫害防治、传粉模式理解等方面都具有重要应用价值。
 

　　DSI的汇聚、挖掘、利用以及管理
 

　　作为国家重要战略资源，系统规范DSI的管理和应用具有重要的经济、社会和生态价值。生物信息中心是汇聚、存储和管理DSI的关键基础设施和根本依托。以美国、欧洲、日本为首的发达国家依托国家级或区域联盟生物信息数据中心，陆续建立多个针对DSI汇交、存储、管理需求的数据库，其中包括日本DNA数据库(DDBJ)、欧洲生物信息研究所(EBI)、美国国家生物信息中心(NCBI)。针对DSI数据国际化管理需求，上述数据库联合形成了国际核酸序列数据库联盟(INSDC)。经过30多年的发展，INSDC已建立起成熟的生物元信息、组学原始测序数据、核酸蛋白质序列等核心数据的汇交、管理与共享机制。美国、欧盟、澳大利亚、印度等多个国家也已根据各自国情制定了相应的DSI管理制度和法律法规体系。我国是INSDC第二大用户国，也是多个国际组织成员或者国际文书缔约方，制定并逐步完善符合我国国情的DSI管理法律法规体系是加强多公约协同履约效能的内在需求。
 

　　2017年起，我国陆续发布《科学数据管理办法》《生物安全法》《数据安全法》等相关法律法规，并成立以基因组、微生物及人口与健康为代表的国家级科学数据中心，以期解决我国在生物资源和数据管理方面所面临的问题。《数据安全法》为DSI管理制度和法律体系的完善提供了上位法基础。经过近几年快速发展，国家生物信息中心——国家基因组科学数据中心(CNCB-NGDC)、国家微生物科学数据中心(NMDC)、国家人口健康科学数据中心(NPHDC)与深圳国家基因库(CNGB)等数据中心共同努力，已建成可对标国际同类型数据库，涵盖原始测序数据和基因序列等多种数据类型的生物数据生态系统，为国内遗传资源数据的汇交管理和挖掘应用提供基础性保障和支撑。
 

　　需指出的是，虽然我国在遗传资源数字信息平台建设方面已经取得重要进展，但依然存在数据存储分散、共享挖掘利用不充分、数据要素价值科学评估体系尚未形成、惠益分享规则亟待细化等一系列问题。我国应以国际主流数据中心的标准持续提升生物资源数据基础设施建设，加强DSI相关基础研究工作，强化跨学科研究，适时制定更科学严谨的管理制度体系和法律法规实施细则。通过规范数据分类分级、汇交管理、开放共享、研发应用、安全监管、跨境传输、利用监测、惠益分享等方面工作，保障生物资源数据全维度、全周期、全链条管理。在遵守国际组织和全球土著数据联盟所采用的科学数据治理基本原则基础上，平衡生物资源数据安全管理与开放共享双向需求，加强以我为主的国际科技合作，建立生物资源数据汇交管理、研发应用、惠益共享的产业体系，推动生物资源数据在全球范围的互惠互利。
 

　　结语
 

　　DSI的应用改变了遗传资源的传统利用方式，在给生物多样性保护和可持续利用带来机遇的同时，也给遗传资源的获取与惠益分享带来挑战。面向国家在生物多样性保护、生物资源可持续利用、多公约协同增效等方面的综合需求，我国监管机构需尽快完善DSI数据管理制度和法律法规体系，建立DSI数据要素应用价值监测评估体系和公平公正国际惠益分享规则。通过提升我国对DSI数据的自主科学管理、安全合规利用和惠益公正分享能力，确保DSI数据要素价值充分释放，切实维护我国生物资源安全和生物多样性水平，进而为全球生物多样性治理贡献中国智慧和中国方案。
 

　　(作者系中国科学院北京基因组研究所〔国家生物信息中心〕副研究员 郝丽丽，中国科学院北京基因组研究所〔国家生物信息中心〕研究员、国家基因组科学数据中心主任 鲍一明)
 

　　编辑 | 宋祥
 

　　原标题：专家解读 | 生物多样性保护与遗传资源数字序列信息