遗传学家，DNA结构发现者，诺贝尔奖得主，詹姆斯·沃森曾经说过：“过去，我们认为命运是天数；现在，我们知道命运在很大程度上取决于基因”。如今，几乎所有生物学领域、任何研究对象的科学研究都离不开基因。同是诺贝尔奖获得者的约翰·萨尔斯顿更是用一句话解析了基因研究在现代生命科学研究领域的重要地位“现代的生物学研究，已经离不开基因库”。

　　基因组，就是单倍体细胞中所含的整套染色体所包含的全部DNA分子。ATCG四种碱基近乎完美地排列着，却有着无比庞大的组合方式，穿越时空，掌管着大自然中每个个体的生老病死。对每个物种进行基因组测序，除了从基因组学的水平了解物种自身，还在其他方面产生作用。人类对自身基因组的了解，除了得益于历时多年的人类基因组计划外，在很大程度上还得益于与其他物种基因组的比较研究，这也是比较基因组学研究意义所在。

　　我国大部分地区未受到第三纪和第四纪大陆冰川的影响，因而保存有大量的特有物种。其中大熊猫、金丝猴、朱、华南虎、羚牛、藏羚羊、褐马鸡、绿尾虹雉、白鳍豚、扬子鳄等均为我国特有的珍稀濒危野生动物。而大熊猫这个《尔雅·释兽》中所记载的“似熊、小头、痹脚、黑白驳，能舐食铜铁及竹骨”的“食铁兽”，已经成为世界生物多样性的旗舰物种。

　　我们对大熊猫的了解通常局限于生态、分类、繁养、疾病诊治等方面，分子生物学水平的研究还处于比较初级的阶段。2008年3月，由中国科学家发起，加拿大、英国、美国、丹麦等国科学家联合参与的“国际大熊猫基因组研究项目”在深圳启动，该项目所获得的大熊猫基因组信息将会对大熊猫的生态到进化等众多科研领域产生深远的影响,为人们深入了解大熊猫这一特殊物种提供重要的遗传学和生物学基础,尤其有助于科学家研究其特殊的环境适应能力及其进化的分子机制。该计划对这种濒危物种的保护及其疾病的监控也具有重要意义,并为大熊猫的人工繁殖提供分子水平的科学依据。此外,由于将采用新一代的测序技术,这一计划也会推动基因组测序技术的进一步发展。

　　由于大熊猫和小熊猫都兼有熊和浣熊的特性，大熊猫的科学分类一直有争议。20世纪中晚期，西方学者通过分子生物学方法，推导出大熊猫大约在250万至150万年前从熊类中分离出来。目前，大多数西方学者拥护该观点。世界自然保护联盟濒危物种红皮书和濒危野生动植物物种国际贸易公约附录等国际文件均将大熊猫归入熊科。

　　最近的DNA分析表明，大熊猫属于熊科，代表了熊科的早期分支。但在目前已经进行了全基因组测序的物种中，大熊猫基因组最接近狗（大熊猫全基因组与狗全基因组相似性达到78.2%，而与人的全基因组相似性也有63.2%）。而对不同的蛋白或核酸进行比对还可能得出更加出人意料的结果。

　　化石研究显示，大熊猫的祖先始熊猫是由拟熊类演化而来。大熊猫属于剑齿象古生物群，距今几十万年前是它的极盛时期。那时，大熊猫栖息地曾覆盖了中国东部和南部的大部分地区，北达北京，南至缅甸南部和越南北部。后来同期的动物如剑齿象，相继灭绝，而大熊猫却孑遗至今，并保持原有的古老特征，因此具有非常高的科学研究价值。历经几百万年，大熊猫能够繁衍至今靠的是极强的生存能力。大熊猫虽视力欠佳，但听觉和嗅觉灵敏。它是爬树高手，而且会游泳，不冬眠，不怕冷，动作笨拙却可以在几百万年的历史中顺利得以生存处。大熊猫基因组的测序，将为我们了解大熊猫这个孑遗物种是如何在2百万~3百万年间生存提供科学依据，为我们在分子生物学水平上了解洪积纪时期物种的生存状况打开一扇窗。

　　大熊猫虽然属于食肉目的动物，但其食谱主要包括了几乎在高山地区可以找到的各种竹子。大熊猫大而平的臼齿,能够轻易地咀嚼竹子；大熊猫还有由一根腕骨发育而来，能够灵活抓握竹子的伪拇指，可以轻松抓住竹子；大熊猫还进化出能从纤维丰富但营养低的竹子中获取足够能量的消化系统。大熊猫是如何在几百万年间，逐渐演化出可以适应这一食性的特征呢？大熊猫全基因组的测序，将为解开大熊猫食性之迷打开冰山一角。

　　致力于大熊猫人工繁殖的人都知道，大熊猫生殖机能异常低下。由于遗传和环境的原因，许多雌性大熊猫的生殖系统严重发育不良，成年后生殖内分泌机能紊乱，不能排卵或不能正常排卵，以至终生不育。在目前数目这么少的种群里具繁殖能力的雌性大熊猫就更少了。且大熊猫性喜独居，发情后才愿意进行异性间的接触。大熊猫产仔多数为单胎，即使产下双胎也往往只能抚养一只。另外，现在大熊猫种群已经相对较小，容易造成近亲繁殖，更加降低了遗传的多样性，这也是造成遗传能力及出生能力退化的原因之一。虽然人工养殖可以合理安排，避免近亲繁殖，但实际上，野生大熊猫的繁殖能力高于人工养殖大熊猫的繁殖能力。国际大熊猫基因组计划就是要为大熊猫的近亲识别提供分子基础。

　　国际大熊猫基因组计划的成果，在科学意义上讲，填补了大熊猫基因组研究的空白，将从基因组学的层面上为大熊猫这种濒危物种的保护、疾病监控及人工繁殖提供科学依据。而大熊猫的这种保护模式也可以作为其他濒危物种的保护方法的参考。因此，大熊猫基因组图的绘制，将在单个物种保护中发挥必不可少的作用。

　　大熊猫基因组序列图谱不仅有上述的意义，在技术上，也实现了新的突破。它是世界上已经宣布的第一个以新一代测序技术完成的高等动物基因组序列图谱。而这种新一代测序技术的Illumina/Solexa测序技术虽然通量高、成本低、速度快，但是缺点是“读长短”（从短序列读出长序列），给基因组的组装工作提出了挑战，曾经一度被认为无法应用于新物种的测序。

　　为解决这一问题，科研人员采用了构建不同长度DNA插入的双末端测序法和新的组装软件结合的方式。也就是说，目前用这个技术测序的时候只能测到36bp～75bp不等的DNA片断。因此，要把样品中大的基因组打碎成一个个小片断，然后把小片断制备成能够进行DNA测序的模版，这整个过程就叫DNA文库的构建。从大熊猫的血液中提取到DNA后，便开始构建用于新一代DNA测序技术Illumina/solexa所需的DNA文库，并且要同时构建不同DNA插入长度的文库，为基因组的拼接提供更多的序列位置信息。做新物种基因组组装的时候，位置关系是非常重要的,在将短序列拼接成完整的基因组时，首先要知道序列，另外要知道序列与序列之间的位置关系。我们把基因比作一句有意义的话，首先经过测序我们读到了其中的两个词，而且我们知道这两个词之间的距离是10个词，就可以先把两个词之间的位置定下来，然后再有针对性地找中间的词，把它们连成原来那句话，并利用更高的覆盖度，也就是同一个词和相邻的词都多读几次，弥补每次读的连续的词少的缺点，避免在拼接中可能出现的错误。DNA文库构建结束后即展开大规模DNA测序工作。自4月初拿到熊猫基因组DNA开始，深圳华大基因研究院的科研人员就开始了DNA文库制备和大规模的测序工作，到10月宣布完成的半年内，完成了30亿个碱基，50倍覆盖深度的测序，其工作量不亚于第一个人类基因组测序的工作量。于此同时，由深圳华大基因研究院自主研发的世界首个用于短序列组装软件和特殊的组装算法，以及自主搭建的超级计算机，也在短读长的序列的组装中发挥了重要作用。

　　当然，国际大熊猫基因组计划只是从基因组学水平踏出了研究和保护大熊猫的第一步。我们还必须对大熊猫基因组进行更深层次的研究，包括从基因组注释、基因表达、表观遗传学、比较基因组学、系统生物学和分子进化等方面的研究，把大熊猫基因组上重要的基因组元件都注释出来，包括基因的定位和基因功能的注释。即将展开的基因表达谱的研究，将主要集中在与大熊猫发育相关的基因是如何协同工作的研究上，试图揭开大熊猫繁育能力为何低下，以及大熊猫幼崽发育的问题；表观遗传学则希望寻找大熊猫在非遗传物质水平的差异，特别需要提到的肠道微生物基因组学，将揭开大熊猫消化竹子过程中其肠道的微生物可能起到的重要作用；与南开大学联合执行的大熊猫蛋白质组功能与结构的研究计划，将从蛋白质水平，对大熊猫进行更深入细致的研究。

　　曾经的过度捕获、经济发展的不平衡，已经导致野生大熊猫数量急剧下降。甚至部分大熊猫种群开始分布在岛状隔离的生存环境中，栖息地破碎化严重。种群的孤立和分割长期威胁着大熊猫种群，而岛状的种群分布导致的小群体近交衰退现象将降低大熊猫的繁殖力、幼体成活率及对疾病的抵抗能力。所有的这些问题都威胁着大熊猫在地球上继续生存。据不完全统计，目前野生的仅为1500只左右，人工圈养的大熊猫也300只不到，汶川地震等自然灾害更是使本来就稀少的野生大熊猫生存状况雪上加霜。各个领域的专家学者多年来一直致力于大熊猫的保护和人工繁殖，而大熊猫基因组研究为大熊猫的保护提供了分子水平上的信息资料。希望这个经历了几百万年的可爱物种，早日摆脱现在的濒危状态，在大自然生生不息的循环中，自由地生长。