基因是带有遗传信息的遗传物质。它的物质形态是脱氧核糖核酸——DNA链，链上排列四种碱基，排列顺序决定了生物的结构和功能，人类用A、T、G、C四个字母来记录它们。一个复杂细胞里也包含线粒体、叶绿体等细胞器的DNA，就像一本夹杂着许多书签、夹页、附录的手帐，手帐里的信息总和就称为基因组。

这些信息在纳米级别呈现，人类的肉眼不可能看到，所以人类发明了我——测序仪，专门把它们翻译成人类可以阅读的A、T、G、C语言，甚至无生命的病毒也可以被我测出遗传信息。

比如这本书里面含有“GATTACA”这段序列，我需要人类尽量多地化学合成这段序列，但在合成的过程中加入一些物质不断“打断复读”，使它们变成不同长短的小纸条“GATTAC”“GATTA”“GATT”……然后给这些小纸条加载荧光材料，分别在四条通电的凝胶泳道里比赛游泳，小纸条依据尾巴的A、T、G、C分别跑进这些赛道。由于纸条越长，跑得越慢，因此停止电泳的时候它们会停在A赛道的第二、五、七名；T赛道的第三、四名；G赛道的第一名；C赛道的第六名。这样才能推断出，这张小纸条上写的是“GATTACA”。

（插图：苏盼盼）

你看，我的作用就是把宏观的化学信息转化成人类或者计算机能识别的视觉信息。

最早被我测序的病毒都是DNA病毒。但由于许多病毒都是RNA病毒，碱基是A、U、G、C，例如肆虐全球的新型冠状病毒，因此测序前需要有一步叫作反转录的工作，也就是把RNA的语言转换成DNA的语言。

这种第一代测序技术需要大量复读、誊抄基因的原本，显像也很麻烦。而现在的测序技术用少量原本就可以读取，再加上计算机技术的进步，测序变得快速高效，这就是第二代测序技术——高通量测序。

高通量测序在病毒和免疫领域的应用很广泛，它可以测序被病毒侵染的细胞小生态的“宏基因组”。举个例子，你做了新型冠状病毒的核酸检测，结果是阴性，但你却有发烧咳嗽的症状，怎么判断体内到底有没有病毒呢？基于高通量测序，我们可以把你肺部细胞这个“书房”里的所有带字的书籍全部交给我，我会把疑似病毒的纸张统一测序，然后连接到人类已知的人和病原体库里检索。恭喜！你只是患了普通感冒。用第二代测序，还能快速挖出病毒的家谱，精确地分析出病毒在社会上传播和变异的时间线。

现在，病毒基因组的测序技术正向第三代迈进。比如“纳米孔测序”，让一些基因元件牵着核酸链通过一个人造的纳米孔洞，就好像地铁刷卡进站，闸机周围电压的轻微变化会告诉你是哪些碱基刚刚进了地铁。它可以对单个分子进行测序，更能直接读出RNA的碱基信息，省去了反转录的麻烦。

名词解释

测序仪

基因测序仪又称DNA测序仪，是测定DNA片段的碱基顺序、种类和定量的仪器。

反转录

反转录是在基因工程中，以RNA为模板提取DNA遗传信息的过程。

高通量测序

2020年我国研究人员利用高通量测序技术对新型冠状病毒全基因组序列进行测定，发现新型冠状病毒与SARS病毒、MERS病毒的基因序列具有相似性，属于Beta冠状病毒属。