本報記者 劉霞 綜合外電
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據(jù)英國《每日電訊報》7月31日報道,，美國斯坦福大學的科學家和素有“科學怪才”之稱的克雷格·文特爾領導的科研小組在《細胞》雜志上撰文指出，他們首次利用計算機制造出了“虛擬細菌”,，其能模擬微生物的生命軌跡和一舉一動,。科學家們表示,，最新突破或許有助于改進人類對疾病的理解并為疾病找到新的療法,。
《每日電訊報》在報道中指出，生物學和計算機科學的聯(lián)姻讓科學家們能借用計算機腳本模擬生命,，這將讓人類大大受益,，并有助于回答人類最大也最基本的問題“生命是什么？”,。
“代碼腳本”首次讓生物和計算機“聯(lián)姻”
自古以來,，當兩種不同的科學思維碰撞在一起時，都會激起人們靈感的火花,，讓人類做出更重大的科學突破,，分子生物學的誕生就是如此。上世紀50年代中葉,，研究遺傳學的生物學家開始同使用X射線研究物質原子結構的物理學家們合作,，這場“聯(lián)姻”讓人類首次看到了DNA優(yōu)雅的雙螺旋結構，分子生物學（在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學,，主要通過研究核酸,、蛋白質等生物大分子的結構,、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質，研究內(nèi)容包括光合作用,、癌癥的發(fā)生等各種生命過程）這門新興學科也在1953年順勢興起,，將對人類自身和疾病的研究推到更高的層次。
無獨有偶,，另外兩門科學也在慢慢靠近并相互結合,。其中一個科學領域是生物學，主要專注于研究DNA指令,，正是這些指令決定了活體生物是如何建立起來以及如何運轉的,；另一個領域計算機科學則專注于研究操作計算機運行的代碼。
備受爭議的基因組研究先鋒,、美國生物學家克雷格·文特爾目前是讓這兩門科學“聯(lián)姻”的積極推手,，其實，奧地利的量子力學天才埃爾溫·薛定諤早在1943年提出的“代碼腳本”這一概念正是生物學和計算機科學結合的雛形,。
薛定諤于1943年發(fā)表了一場具有里程碑意義的演講,，在那場演講中，薛定諤提出了一個天才性的問題：生命是什么,？薛定諤問道：一個受精卵如何能獲得“一些包含了該生物未來所有發(fā)育信息的代碼腳本,。”為了回答這個問題,，薛定諤提出,，染色體就像“非周期性（大分子）晶體”一樣，是一種由同分異構元素連續(xù)組成的非周期晶體,，構成其的原子具有一個復雜的非重復性的模式,；他也描述了該大分子內(nèi)“原子排列有序的結合”像摩斯代碼中的劃線和點一樣，擁有建立微生物的指令,。
這是科學家們首次對遺傳代碼進行嚴肅的討論,，盡管與很多同齡人一樣，薛定諤也曾錯誤地認為,，遺傳代碼被寫入蛋白質而非核酸中,。然而，基于他1943年的演講而撰寫的《生命是什么》這本書卻給了很多人靈感,。其中包括DNA研究領域的開創(chuàng)者,、DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)者之一吉姆·沃森和文特爾。文特爾在演講中表示：“薛定諤的‘代碼腳本’為未來的很多發(fā)現(xiàn)指明了方向,?！?/P>
用計算機腳本模擬細菌
現(xiàn)在，文特爾正在撰寫他自己的代碼腳本——使用計算機設計基因組,。他說：“我們正在嘗試利用計算機,，使用遺傳代碼合成出基因組,，讓計算機科學和生物學完美地聯(lián)姻,?！?/P>
實際上，計算機不僅能模擬生命,，也能模擬活著的細胞,。幾天前，為了幫助人類理解一個細胞的復雜性,，斯坦福大學的馬庫斯·卡沃特領導的科研團隊與文特爾的研究機構攜手合作,，制造出了虛擬的生殖支原體細菌，并再現(xiàn)了該細菌的整個生命循環(huán)過程,。該細菌是所有細菌中最簡單的一種,，它擁有已知的活體生物中最小的基因組，并且是第二種被排序的非共生微生物,。1995年,，文特爾對其基因組進行了排序。
生殖支原體細菌目前已經(jīng)成為首個被詳細建模的微生物,，科學家們使用128臺計算機,，模擬出了其525個基因中每一個基因的詳細情況，也在分子層面繪制出了該細菌從DNA到RNA再到名為代謝物的小分子的情況,。
科學家們表示,，虛擬細胞和虛擬細菌將幫助他們厘清生命和疾病的本質。當人們談論某個“癌癥基因”時,，其意思是,，他們發(fā)現(xiàn)了一個基因，當該基因出故障時,，會引發(fā)癌癥,。但是，當人們詳細研究一個癌細胞時就會發(fā)現(xiàn),，體內(nèi)2.3萬個基因中的大部分基因都會受到影響,，模擬基因組的整個工作情況，對于理解造成疾病的遺傳原因至關重要,。
文特爾表示,，用計算機來模擬生命、設計生命并“再現(xiàn)生命”,，標志著科學研究將跨入一個新領域,，借此，人類會比以往更接近“生命是什么”這一終極問題的答案,。
