由美、英、日、德、法、中六國(guó)參與的人類基因組計(jì)劃(Human Genome Project, HGP)，是人類文明史上最偉大的科學(xué)創(chuàng)舉之一。其內(nèi)容可簡(jiǎn)單地概括為遺傳圖、物理圖與序列圖的繪制，處于核心位置的是序列圖的繪制——測(cè)定人類基因組的全部DNA序列，從而獲得人類全面認(rèn)識(shí)自我最重要的生物學(xué)信息。

HGP就是要繪制遺傳圖、物理圖與序列圖。遺傳圖又稱連鎖圖，以遺傳標(biāo)記為“路標(biāo)”。物理圖以堿基數(shù)作為圖距，以序列標(biāo)記位標(biāo)（STS）為標(biāo)記。序列圖是HGP的核心，它與遺傳圖、物理圖密不可分，它本身又是核苷酸水平的物理圖。

   序列圖的構(gòu)建可大致分成兩個(gè)階段。第一階段啟動(dòng)于1999年3月，在過(guò)去的14個(gè)月中，已完成了人類基因組絕大部分的測(cè)序，共花費(fèi)3億美元。第一階段的目標(biāo)是通過(guò)對(duì)大量的代表基因組片斷的“克隆”測(cè)序，創(chuàng)作出一張工作框架圖，覆蓋人類基因組常染色質(zhì)90％的區(qū)域。工作框架圖在DNA堿基上有大于90％的準(zhǔn)確率，但在某些殘存的堿基上，其位置有較大的不確定性。雖然序列本身仍有許多空隙和未確定部分，科學(xué)家仍可從草圖中直接分離出大部分人類基因。工作框架圖分兩個(gè)步驟來(lái)完成。首先，測(cè)定拼裝每個(gè)克隆的DNA序列。然后，根據(jù)染色體上位置，將不同的克隆拼裝到一段人類基因組中去。工作框架圖中的序列信息可被全球公眾直接免費(fèi)享用，而且對(duì)數(shù)據(jù)的用途和重新分配不設(shè)任何限制。同時(shí)，商業(yè)化的數(shù)據(jù)庫(kù)也向生物技術(shù)工作者提供信息服務(wù)。數(shù)以萬(wàn)計(jì)的基因已經(jīng)從基因組序列中被確定出來(lái)。這些基因在工作框架圖序列中的定位，已精確到很高的分辨率。

   第二階段將產(chǎn)生一張完整的人類基因組DNA序列圖，目標(biāo)是通過(guò)填補(bǔ)序列中的間隙和將全序列的準(zhǔn)確率提高至99.99％，從而產(chǎn)生一個(gè)“完成的”人類基因組序列。此階段包括兩個(gè)過(guò)程：對(duì)第一階段曾用過(guò)的某些克隆進(jìn)行擴(kuò)大測(cè)序；從第一階段未覆蓋的染色體片斷中，挑選和測(cè)定另外一些克隆序列。

物理圖有兩個(gè)重要意義：第一，利用物理圖和遺傳研究所得的有關(guān)信息，人們就可望獲得預(yù)期的有用基因。第二，物理圖為測(cè)定基因組DNA全序列提供了必不可少的“骨架”。基因組DNA全序列的測(cè)定，就能使人們最終在分子(核苷酸)水平上理解水稻的遺傳奧秘，從而更有效地改造生命，造福人類。

   我們可將物理圖想象為由一條條的橫線構(gòu)成，而相鄰的橫線之間存在著部分重疊。每一條橫線代表一段由限制性酶切產(chǎn)生的DNA片段，其長(zhǎng)度約為12萬(wàn)個(gè)核苷酸。于是一條由幾千萬(wàn)個(gè)核苷酸組成的染色體，就可被看作是由許多部分重疊的小片段所構(gòu)成。而決定生命活動(dòng)的各類基因，就包含在這些DNA片段之中。

“分子標(biāo)記”指的是可與染色體上特定DNA序列結(jié)合的DNA小片段。假如已知一條染色體物理圖上某一區(qū)段由編號(hào)為 l～9的9個(gè)DNA片段組成，又知道分子標(biāo)記M1和M2分別定位在DNA片段3和7上，通過(guò)遺傳研究還知道，有一個(gè)決定水稻產(chǎn)量的基因位于分子標(biāo)記M1和M2之間；那么只要查看一下物理圖，便可獲知這個(gè)基因一定位于DNA片段3、4、5、6、7所構(gòu)成的區(qū)域內(nèi)；逐一對(duì)這些DNA片段的功能進(jìn)行分析，就能確定那個(gè)決定產(chǎn)量的基因究竟位于哪一個(gè)DNA片段上，于是就得到了預(yù)期的有用基因。因此，對(duì)基因的正確獲取，物理圖的作用是顯而易見(jiàn)的。鑒于現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)水平，人們還無(wú)法對(duì)一條完整的染色體進(jìn)行直接測(cè)序，因?yàn)樗L(zhǎng)了。要測(cè)定染色體的DNA序列，必須先將它切成一定長(zhǎng)度的較小的DNA片段，然后對(duì)這些小片段分別進(jìn)行測(cè)序。物理圖正好滿足了這一要求，因?yàn)樗怯蒁NA小片段相互部分重疊所構(gòu)成的。因此，只要完成對(duì)物理圖上各個(gè)DNA片段的序列測(cè)定，也就完成了對(duì)整條染色體的DNA測(cè)序。

如果說(shuō)人類的第一張人體解剖圖，把我們的器官組織諸如骨頭、血管、心臟、神經(jīng)、眼睛等基本結(jié)構(gòu)都描繪出來(lái)，才有了今天的現(xiàn)代健康理論與醫(yī)學(xué)手段，那么同樣，人類基因的畫(huà)就將奠定21世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。首先是給人類基因組繪制幾張地圖，標(biāo)上一個(gè)一個(gè)路標(biāo)，根據(jù)路標(biāo)的不同，可分為物理圖、遺傳圖，最終畫(huà)出分子水平的序列圖，達(dá)到對(duì)基因的識(shí)別

  專家們把人類基因組用一條長(zhǎng)達(dá)300萬(wàn)公里(300萬(wàn)核苷酸的序列)的鐵路來(lái)比喻，

     物理圖的制作就是在這條鐵路隔一定距離插上一塊“里程碑”，先是較粗的，例如先插上300個(gè)，每?jī)蓚€(gè)“里程碑”間的平均間距是1萬(wàn)公里，然后再發(fā)展到3萬(wàn)個(gè)，間距100公里，也就是說(shuō)把人類基因組分成3萬(wàn)個(gè)片段，平均為100個(gè)核苷酸。

    遺傳圖是以“遺傳標(biāo)記”為“里程碑”，以“遺傳單位”作為兩個(gè)“里程碑”間的間距，它反映的是兩個(gè)“遺傳標(biāo)記”之間的遺傳上的效應(yīng)關(guān)系，依據(jù)一個(gè)“遺傳性狀”的傳遞規(guī)律，就可大致決定它的基因在何處。

  序列圖是人類基因組計(jì)劃中最重要也是最難的一張圖，若把它理解為由30億個(gè)枕木組成的鐵路，所要搞清楚的是每個(gè)枕木到底是由A、T、C、G材料中的哪一種制成的。假若人類基因組的這三張圖繪制成功，就可按照地圖去尋找、確定人類的所有基因，人類本身的很多奧秘都可以揭開(kāi)。